Как узнать, будет ли происходить прямая или обратная реакция при стандартных условиях и при 500К в системе 2NO(т) + О2(т) ⇄ 2NO2(т)?

Обоснуйте свой ответ, вычислив значения ∆G0298 и ∆G0500 для прямой реакции.

Химия 9 класс Термодинамика химических реакций реакция химия прямая обратная реакция стандартные условия ∆G0298 ∆G0500 500К 2NO О2 2NO2 термодинамика Новый

Чтобы определить, будет ли происходить прямая или обратная реакция при стандартных условиях и при 500K для реакции 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г), необходимо рассчитать изменения свободной энергии Гиббса (∆G) для данной реакции при указанных температурах.

Шаг 1: Определение стандартных условий

• Стандартные условия – это температура 298K (25°C) и давление 1 атм.

Шаг 2: Расчет ∆G0298

• Для расчета ∆G0298 нам нужны стандартные свободные энергии образования (∆G°) для всех веществ в реакции.
• Предположим, что у нас есть следующие значения:
• ∆G°(NO) = 86.1 кДж/моль
• ∆G°(O2) = 0 кДж/моль (так как это элемент в стандартном состоянии)
• ∆G°(NO2) = 51.3 кДж/моль
• Теперь используем формулу для расчета ∆G° реакции:
• ∆G° = Σ(∆G° продуктов) - Σ(∆G° реагентов)
• Подставляем значения:
• ∆G° = [2 * ∆G°(NO2)] - [2 * ∆G°(NO) + ∆G°(O2)]
• ∆G° = [2 * 51.3] - [2 * 86.1 + 0]
• ∆G° = 102.6 - 172.2 = -69.6 кДж/моль

Шаг 3: Расчет ∆G0500

• Для расчета ∆G0500 нам потребуется учитывать изменение энтальпии и энтропии реакции.
• Предположим, что у нас есть следующие данные:
• ΔH°(298) = -33.2 кДж/моль (изменение энтальпии реакции)
• ΔS°(298) = -100.0 Дж/(моль·К) (изменение энтропии реакции)
• Теперь используем формулу для расчета ∆G при 500K:
• ∆G = ∆H° - T * ∆S°
• Приведем ∆S° к кДж/моль:
• ∆S° = -100.0 Дж/(моль·К) = -0.1 кДж/(моль·К)
• Теперь подставим значения:
• ∆G = -33.2 - 500 * (-0.1)
• ∆G = -33.2 + 50 = 16.8 кДж/моль

Шаг 4: Анализ результатов

• При 298K: ∆G0298 = -69.6 кДж/моль, что указывает на то, что прямая реакция идет спонтанно.
• При 500K: ∆G0500 = 16.8 кДж/моль, что указывает на то, что прямая реакция не будет происходить спонтанно.

Вывод:

• При стандартных условиях (298K) прямая реакция происходит спонтанно, так как ∆G < 0.
• При 500K прямая реакция не происходит, так как ∆G > 0.