Как можно, используя справочные данные по AfH°(298K) и S°(298K) веществ, определить температуру, при которой константа равновесия реакции N2(r) + 3H2(g) <=> 2NH3(r) равна единице? Также запишите выражение для константы равновесия данной реакции.

Химия 9 класс Термодинамика химических реакций температура константа равновесия AfH°(298K) S°(298K) реакция N2 + 3H2 <=> 2NH3 определение температуры равновесия Новый

Чтобы определить температуру, при которой константа равновесия реакции равна единице, нам необходимо воспользоваться термодинамическими данными, такими как стандартные энтальпии образования (AfH°) и стандартные энтропии (S°) веществ. Рассмотрим шаги решения этой задачи.

Шаг 1: Запись уравнения реакции

Реакция, которую мы рассматриваем, выглядит следующим образом:

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

Шаг 2: Запись выражения для константы равновесия

Константа равновесия (K) для данной реакции выражается через концентрации продуктов и реагентов:

K = [NH3]^2 / ([N2] * [H2]^3)

Когда K = 1, это означает, что концентрации продуктов и реагентов в равновесии равны.

Шаг 3: Использование термодинамических данных

Для определения температуры, при которой K = 1, необходимо использовать уравнение Гиббса:

ΔG° = ΔH° - TΔS°

где ΔG° - изменение свободной энергии Гиббса, ΔH° - изменение энтальпии реакции, T - температура в Кельвинах, ΔS° - изменение энтропии реакции.

Шаг 4: Определение ΔH° и ΔS°

• ΔH° = ΣAfH°(продукты) - ΣAfH°(реагенты)
• ΔS° = ΣS°(продукты) - ΣS°(реагенты)

Для нашей реакции:

• ΔH° = [2 * AfH°(NH3)] - [1 * AfH°(N2) + 3 * AfH°(H2)]
• ΔS° = [2 * S°(NH3)] - [1 * S°(N2) + 3 * S°(H2)]

Шаг 5: Установка ΔG° = 0 для нахождения температуры

При равновесии (K = 1) изменение свободной энергии равно нулю:

0 = ΔH° - TΔS°

Отсюда мы можем выразить температуру:

T = ΔH° / ΔS°

Шаг 6: Подстановка значений

Теперь, зная значения AfH° и S° для всех веществ, подставляем их в уравнения для ΔH° и ΔS°, а затем вычисляем температуру T.

Таким образом, мы можем определить температуру, при которой константа равновесия данной реакции равна единице, используя термодинамические данные.