Энергетика химических процессов. Химическая термодинамика.

1) Термохимическое уравнение сгорания водорода:
H2(г) + 1/2O2(г) = H2O(г) + 241,8 кДж/моль
В условии сказано, что выделилось 28,6 кДж теплоты, что в 8,454 раз меньше сгорания 1 моль водорода, значит, у нас имеется 1/8,454 моль водорода, или 0,1183 моль. При н. у. 1 моль любого газа занимает объём 22,414 л, поэтому имеем 22,414 л/моль∙0,1183 моль = 2,65 л
[Не следует делать округление в промежуточных вычислениях, его нужно делать в самом конце, в противном случае ответ может отличаться от эталонного на несколько сотых/десятых. Но мне тогда пришлось бы тогда записывать через дробь, что было бы не совсем понятно]

2) Чтобы рассчитать изменение энергии Гиббса ΔrG, необходимо вычислить изменение энтальпии (ΔrH) и энтропии (ΔrS) реакции.
ΔrG = ΔrH − TΔrS
ΔrH = ΣΔfH (продуктов) − ΣΔfH (реагентов), где ΔfH − энтальпия образования (formation), ΔrH − энтальпия реакции (reaction), Σ − сумма.
ΔrS = ΣS (продуктов) − ΣS (реагентов) [знак Δ не нужен, т. к. это характеристика состояния]
ΔfH (B2O3 тв.) = −1254 кДж/моль
ΔfH (NaOH тв.) = −425,8 кДж/моль
ΔfH (Na2B4O7 тв.) = −3291,1 кДж/моль
ΔfH (H2O ж.) = −285,8 кДж/моль
S (B2O3 тв.) = 78 Дж/(моль∙К)
S (NaOH тв.) = 64 Дж/(моль∙К)
S (Na2B4O7 тв.) = 190 Дж/(моль∙К)
S (H2O ж.) = 70 Дж/(моль∙К)
ΔrH = −3291,1 − 285,8 − (2∙(−1254) + 2∙(−425,8)) = −217,3 (кДж) [домножаем на 2 моль первый и второй реагенты, потому что в уравнении реакции перед ними стоят коэффициенты 2]
ΔrS = 190 + 70 − (2∙78 + 2·64) = −24 (Дж/К)
−24 Дж/К = −0,024 кДж/К
30 °C = 328,15 К
ΔrG = −217,3 − 328,15∙(−0,024) = −209 (кДж) < 0 − данная реакция протекает самопроизвольно при 30 °C
[Тепловые данные приведены для аморфного оксида бора, есть также кристаллический]

3) Реакция будет протекать и в прямом, и в обратном направлении при ΔrG = 0.
ΔfH (FeO тв.) = −272 кДж/моль
ΔfH (H2 г.) = 0
ΔfH (Fe тв.) = 0
ΔfH (H2O г.) = −241,8 кДж/моль
S (FeO тв.) = 61 Дж/(моль∙К)
S (H2 г.) = 131 Дж/(моль∙К)
S (Fe тв.) = 27 Дж/(моль∙К)
S (H2O г.) = 189 Дж/(моль∙К)
ΔrH = 0 − 241,8 − (−272 + 0) = 30,2 (кДж)
ΔrS = 27 + 189 − (61 + 131) = 24 (Дж/К), 24 Дж/К = 0,024 кДж/К
Из уравнения Гиббса T = (ΔrH − ΔrG) / ΔrS
T = (30,2 − 0) / 0,024 = 1258 (К)

3

3

Это что -за квантовая химия ? или где такое решают?