ВУЗы и колледжи

помогите с химией пожалуйста

1. Расчитайте стандартную энтальпию и стандартную энтропию реакции 2. Покажите, какой из факторов процесса энтальпийный или энтропийный способствует
самопроизвольному протеканию процесса в прямом направлении. 3. Определите, в каком направлении при 298 К (прямом или обратном) будет протекать реакция, если все ее участники находятся в стандартном состоянии 4. Расчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции. При каких температурах, выше или ниже расчитанной, более вероятно протекание указанной реакции в прямом направлении. УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ: CO2(Г) +4H2(Г) =CH4(Г) +H2O
Для начала уравняем реакцию:
CO2 + 4H2 =CH4 + 2H2O
Отметим, что все реагенты здесь принимаем в газообразном состоянии. Это металлургическая реакция. Температура обратимости, как покажет дальнейший расчет, где-то порядка 700°С. И, приняв воду жидкой, мы должны будем в дальнейшем учесть теплоту фазового перехода. Это не имеет здесь смысла, потому что расчет все равно приближенный. А вода в виде пара есть и при стандартной температуре, недаром в справочных данных указаны энтальпия и энтропия газообразной воды при температуре 298 К.

Необходимо выписать из справочника стандартные значения энтальпии образования и энтропии всех реагентов. При этом, обращаю ваше внимание, что в справочниках, изданных в разные годы числовые значения этих величин могут несколько отличаться, что не оказывает существенного влияния на результат расчета. Еще раз повторяю, что расчет здесь, как говорится, в первом приближении. (Есть второе и третье приближение, расчеты по ним громоздки, их задают студентам только на весьма немногих химических специальностях).

В данном случае я пользовался справочником под названием «Краткий справочник физико-химических величин» 8-е издание. (В интернете, кажется, есть 7-е издание).
Стандартная энтальпия (теплота) образования ΔН°(298), кДж/моль (все со знаком минус):
СО2 -393,51; СН4 -74,85; Н2О (г) -241,81; для Н2, естественно, 0 по определению (этот ноль указан и в справочнике).
Стандартные энтропии S°(298), Дж/(моль*К):
СО2 213,66; Н2 130,52; СН4 186,27; Н2О (г) 188,72;
Рассчитаем стандартную энтальпию и энтропию реакции (пункт 1 задания).
ΔН°(298)реакции = 2 ΔН°(298)Н2О + ΔН°(298)СН4 - ΔН°(298)СО2
ΔН°(298)реакции = 2*(-241,81) + ( -74,85) – ( -393,51) = -164,96 кДж
ΔS°(298)реакции = 2 S°(298)Н2О + S°(298)СН4 - S°(298)СО2 - 4 S°(298)Н2
ΔS°(298)реакции = 2*188,72 + 186,27 - 213,66 – 4*130,52 = -172,03 Дж/К

Пункт 2 задания.
Для определения направления реакции при самопроизвольном протекании вычисляют ΔGреакции по формуле ΔG = ΔН – Т*ΔS
Первый член уравнения справа можно назвать энтальпийным фактором, второй – энтропийным. Реакция может самопроизвольно протекать в прямом направлении, если ΔG < 0. Для данной реакции без вычислений видно, что первый член формулы будет всегда отрицательным, второй – всегда положительным. Т. е. самопроизвольному протеканию реакции в прямом направлении способствует энтальпийный фактор.

Пункт 3 задания. Определяем изменение энергии Гиббса для реакции при стандартных условиях ΔG°(298), используя формулу, приведенную в пункте 2.
ΔG°(298) = ΔН°(298) – 298*ΔS°(298) (слово «реакции» не записываем, при расчете кДж переводим в Дж)
ΔG°(298) = -164960 – 298*(-172,03) = -113695,06 Дж = --113,70 кДж
Т. е. при стандартных условиях самопроизвольное протекание реакции принципиально возможно только в прямом направлении. (Это вовсе не означает, что она будет протекать заметно, есть еще кинетика, кроме термодинамики)

Пункт 4. Считаем «температуру обратимости» при которой, как у вас написано протекание реакции равновероятно как в прямом, так и в обратном направлении.
Такое положение будет при ΔG = 0.
И вот здесь и используем первое приближение, при котором пренебрегают температурными зависимостями энтальпии и энтропии реакции.
ΔG(Т) = ΔН°(298) –Т*ΔS°(298)
Ищем температуру Т при ΔG(Т) = 0
0 = -164960 –Т*(-172,03)
Т = 164960/172,03 = 958,9 К
t =958,9 – 273 = 685,9°С = 690°С (так надо округлить, учитывая приближенность расчета)
При температурах ниже рассчитанной вероятно протекание реакции в прямом направлении (ΔG(Т) < 0). И наоборот, при t > 690°С ΔG(Т) > 0 и реакция протекает в обратном направлении.
В металлургии (в доменном процессе) по обратной реакции из метанового дутья образуется водород – более сильный восстановитель, чем метан.
Ринат Хабибрахманов
Ринат Хабибрахманов
63 461
Лучший ответ
Мария Моисеенкова спасибо вам огромное! очень меня выручили
ПОМОГИТЕ С ХИМИЕЙ ПОЖАЛУЙСТА
а) рассчитать стандартную энтальпию и энтропию;
б) объяснить, какой из факторов: энтропийный или энтальпийный способствует самопроизвольному протеканию реакции в прямом направлении;
в) в каком направлении (прямом или обратном) будет протекать реакция
при 298К и 1000К;
г) рассчитать температуру, при которой равновероятны оба процесса;
д) назвать все способы увеличения концентрации продуктов равновесной
смеси.
е) построить график зависимости ΔGр (кДж) от Т (К)
УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ: СО (г) +H2(г) = С (к) +H2О (г)