2025-10-31 16:35:59
1. Можно ли при 200°С ожидать самопроизвольное протекание химической реакции:
Ca(OH)2(тв.) + C(тв. графит) → CaC2(тв.) + CO2(г.) + H2(г)?
Данные:
- ΔHf°(Ca(OH)2)тв. = - 986,60 кДж/моль
- ΔHf°(CaC2)тв. = - 62,80 кДж/моль
- ΔHf°(CO2)г. = - 393,50 кДж/моль
- ΔHf°(H2)г. = 0 кДж/моль (подразумевается)
- ΔHf°(C)тв. графит = 0 кДж/моль (подразумевается)
Энтропии (при 298 К):
- S°(Ca(OH)2)тв. = 83,40 Дж/(моль·К)
- S°(Cграфит)тв. = 5,74 Дж/(моль·К)
- S°(CaC2)тв. = 70,30 Дж/(моль·К)
- S°(CO2)г. = 213,70 Дж/(моль·К)
- S°(H2)г. = 130,52 Дж/(моль·К)
Химия Университет Термодинамика химических реакций самопроизвольное протекание реакции химическая реакция 200°C Ca(OH)2 C графит ΔHf Ca(OH)2 CaC2 энтропия реакции термодинамика химии расчет ΔHf и S° условия реакции CaC2 химия термодинамика 13 Новый
2025-10-31 16:36:29
Чтобы определить, будет ли реакция протекать самопроизвольно при 200°С, нам необходимо рассмотреть два важных термодинамических параметра: изменение энтальпии (ΔH) и изменение энтропии (ΔS) реакции. Затем мы можем рассчитать изменение свободной энергии Гиббса (ΔG) с помощью уравнения:
ΔG = ΔH - TΔS
Где T - температура в кельвинах. Для 200°С это будет:
T = 200 + 273 = 473 K
Теперь давайте найдем ΔH и ΔS для данной реакции:
1. Расчет ΔH:ΔH реакции можно рассчитать по формуле:
ΔH = ΣΔHf°(продукты) - ΣΔHf°(реактанты)
- ΔHf°(Ca(OH)2) = -986,60 кДж/моль
- ΔHf°(C) = 0 кДж/моль (графит)
- ΔHf°(CaC2) = -62,80 кДж/моль
- ΔHf°(CO2) = -393,50 кДж/моль
- ΔHf°(H2) = 0 кДж/моль
Теперь подставим значения:
ΔH = [ΔHf°(CaC2) + ΔHf°(CO2) + ΔHf°(H2)] - [ΔHf°(Ca(OH)2) + ΔHf°(C)]
ΔH = [-62,80 + (-393,50) + 0] - [-986,60 + 0]
ΔH = -456,30 + 986,60 = 530,30 кДж/моль
2. Расчет ΔS:ΔS реакции также можно рассчитать по формуле:
ΔS = ΣS°(продукты) - ΣS°(реактанты)
- S°(Ca(OH)2) = 83,40 Дж/(моль·К)
- S°(C) = 5,74 Дж/(моль·К)
- S°(CaC2) = 70,30 Дж/(моль·К)
- S°(CO2) = 213,70 Дж/(моль·К)
- S°(H2) = 130,52 Дж/(моль·К)
Теперь подставим значения:
ΔS = [S°(CaC2) + S°(CO2) + S°(H2)] - [S°(Ca(OH)2) + S°(C)]
ΔS = [70,30 + 213,70 + 130,52] - [83,40 + 5,74]
ΔS = 414,52 - 89,14 = 325,38 Дж/(моль·К)
3. Расчет ΔG:Теперь подставим найденные значения ΔH и ΔS в уравнение для ΔG:
ΔG = ΔH - TΔS
Сначала преобразуем ΔS в кДж:
ΔS = 325,38 Дж/(моль·К) = 0,32538 кДж/(моль·К)
Теперь подставим все в уравнение:
ΔG = 530,30 кДж/моль - 473 K * 0,32538 кДж/(моль·К)
ΔG = 530,30 - 154,78 = 375,52 кДж/моль
4. Вывод:
Поскольку ΔG > 0, это означает, что реакция не будет протекать самопроизвольно при 200°С. Таким образом, мы можем заключить, что при данной температуре ожидать самопроизвольное протекание реакции не следует.