Задачи

Определите энтальпию реакции, зная энтальпии следующих реакций

Определите энтальпию реакции Fe(т) + Cl2(г) = FeCl2(т), зная энтальпии следующих реакций:

Fe(т) +2 HCl (aq) = FeCl2(aq) + H2(г) ; ∆Η0 = -88,0 кДж/моль

FeCl2(т) = FeCl2(aq) ; ∆Η0 = -81,7 кДж/моль

HCl (г) = HCl (aq) ; ∆Η0 = -73,3 кДж/моль

Н2(г) + Сl2 (г) = 2 HCl (г) ; ∆Η0 = -184,4 кДж/моль

Решение: По следствию из закона Гесса:

∆ Н 0р = ∑ ∆ Н 0прод — ∑∆ Н 0исход

∆ Н 0р = ∆ Н 0(FeCl2(т)) – [∆ Н 0(Fe(т) ) + ∆ Н 0(Cl2(г) )]

Тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояний участвующих в реакции веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.

Т.е. термохимические уравнения можно складывать, вычитать и умножать на числовые множители.

(1) Fe(т) +2 HCl (aq) = FeCl2(aq) + H2(г) ; ∆Η0 = -88,0 кДж/моль

(2) FeCl2(т) = FeCl2(aq) ; ∆Η0 = -81,7 кДж/моль

(3) HCl (г) = HCl (aq) ; ∆Η0 = -73,3 кДж/моль

(4) Н2(г) + Сl2 (г) = 2 HCl (г) ; ∆Η0 = -184,4 кДж/моль

Отсюда:

∆ Н 0р = (1)– (2) + 2* (3) + (4) = -88,0 – (-81,7) + 2*(-73,3) + (-184,4) =

= — 264,0 кДж

Ответ: энтальпия реакции Fe(т) + Cl2(г) = FeCl2(т) равна — 264,0 кДж.

Изменение энтальпии системы не может служить единственным критерием самопроизвольного осуществления химической реакции, поскольку многие эндотермические процессы протекают самопроизвольно.

Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой беспорядка (неупорядоченности) системы. Возможность протекания эндотермических процессов обусловлена изменением энтропии, ибо в изолированных системах энтропия самопроизвольно протекающего процесса увеличивается ΔS > 0 (второй закон термодинамики).

Л. Больцман определил энтропию как термодинамическую вероятность состояния (беспорядок) системы W. Поскольку число частиц в системе велико (число Авогадро NA = 6,02∙1023), то энтропия пропорциональна натуральному логарифму термодинамической вероятности состояния системы W:

S = R · ln W

Размерность энтропии 1 моля вещества совпадает с размерностью газовой постоянной R и равна Дж∙моль–1∙K–1. Изменение энтропии в необратимых и обратимых процессах передается соотношениями:

ΔS > Q / T и ΔS = Q / T

Например, изменение энтропии плавления равно теплоте (энтальпии) плавления: ΔSпл = ΔHпл/Tпл

Для химической реакции изменение энтропии аналогично изменению энтальпии:

Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным, связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и энтропийным TΔS, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж):

ΔG = ΔH – TΔS

При ΔG < 0 реакция термодинамически разрешена и система стремится к достижению условия ΔG = 0, при котором наступает равновесное состояние обратимого процесса; ΔG > 0 указывает на то, что процесс термодинамически запрещен.

Пермь Питер Пятигорск