Задачи эти не сложные, потому что это не "крутая" термодинамика. а всего лишь ее элементы в курсе общей химии. Но для решения этих задач требуется больше десятка числовых данных, которые надо взять из справочника. И ошибаются здесь чаще всего в расчетах, путаясь в знаках значений энтальпии и энтропии. А также ошибаются, не обратив внимания на то, что энтальпии даны в кДж/моль, а энтропии в Дж/моль. К.
1. Для определения теплового эффекта реакции по следствию из закона Гесса надо сделать следующее вычисление
2*дельта Н (Н2Ож) + дельта Н (СО2) - дельта Н (СН4),
где дельта Н у меня обозначены стандартные теплоты (энтальпии) образования веществ, указанных в скобках - справочные данные. (Точнее, конечно, не "стандартные", а "при стандартных термодинамических условиях" - температура 298К, давление 10^5 Па
При этом в зависимости от справочника эти данные могут расходиться, хотя обычно и незначитаельно. Я пользовался "Кратким справочником физико-химических величин", 8-е издание.
Вы, возможно, располагаете другими справочниками. У меня получился тепловой эффект реакции -888,32 кДж. Учитывая, что это на 1 моль метана, можно записать кДж/моль. Эта величина, между прочим, называется теплотой сгорания метана. Ее отдельно можно найти в справочнике. У меня в справочнике она равна -890,31 кДж/моль. Столько тепла выделяется при сгорании одного моля метана.
1 моль занимает при нормальных условиях 22,4 л. Нормальные условиях, когда речь идет о состоянии газа, это 273К и давление 1,013*10^5 Па. Иначе говоря, не совсем совпадают со стандартными термодинамическими условиями. Но я подозреваю, что составители задачи этого не учли и вам можно просто полученную величину -888,32 кДж/моль умножить на отношение 100л/22,4л/моль. Это для того, чтобы узнать, сколько тепла выделится при сгорании 100 л метана.
Полагаю, вы знаете, что знак минус при энтальпии реакции означает выделение тепла.
2. Во второй задаче по аналогичной формуле надо рассчитать стандартное изменение энергии Гиббса в реакции:
дельта G(СО2) + дельта G (Н2Ог) + дельта G(Na2CO3) - 2*дельта G(NaHCO3)
У меня получилось 28,12 кДж. Т. е при стандартных условиях реакция не идет.
Дальше вообще-то надо считать изменение энтропии реакции. Но можно этого не делать. Посмотрев на реакцию, можно сказать, что энтропия при ее протекании увеличивается (газы образуются) . И тогда легко прикинуть знак дельта G2 (при температуре 373 К) . Исходя из формулы дельта G = дельта Н - Т*дельта S, получаем, что дельта G2 = -75*дельта S + 28,12. Поскольку дельта S > 0, дельта G2<0, т. е при 100 градусах Цельсия реакция возможна в прямом направлении.
3. Что касается третьей задачи, то она ни при какой температуре не пойдет в прямом направлении, потому что фтор - более сильный окислитель, чем кислород.
Получается при расчете температура обратимости Тобр < 0, а это же температура по Кельвину, она меньше нуля быть не может. Я уже много затратил времени, на этом заканчиваю.
⇢