Физическая и коллоидная химия (стр. 2 )

, , Коллоидная химия. СПб.: Изд-во «Лань», 2003.

, Коллоидная химия. М.: Агар, 2001.

Физическая и коллоидная химия. М.: ГОЭТАР-МЕД, 2001.

Руководство по физической химии. М.: Высш. шк.,1988.

Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1988.

Краткий курс физической химии. М.: Химия, 1982 или другой год издания.

, , Яковлев. Курс коллоидной химии. М.: Высш. шк., 1982 или другой год издания.

, Сборник задач по химической термодинамике. М.: Высш. шк., 1985.

и др. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля. М.: Высш. шк., 1979.

Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии. М.: Высш. шк., 1966.

Возможно использование другой учебной литературы, предназначенной для нехимических специальностей вузов.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Тема 1. Первое начало термодинамики

Основные вопросы по теме

1.  Формулировка и сущность первого начала термодинамики.

2.  Применение первого начала к различным процессам.

3.  Расчет количества теплоты.

4.  Понятие о теплоемкости.

5.  Истинная и средняя теплоемкость.

6.  Теплоемкость при постоянном давлении и постоянном объеме.

7.  Закон Гесса как следствие первого начала термодинамики.

8.  Применение закона Гесса для расчета тепловых эффектов химических реакций.

9.  Теплота образования. Теплота сгорания. Энтальпия.

Вопросы для самоконтроля

1.  Сформируйте первое начало термодинамики.

2.  Запишите первое начало термодинамики.

3.  Что такое «внутренняя энергия»?

4.  Что такое «теплота»?

5.  Что такое «работа»?

6.  Что характеризует изменение состояния системы?

7.  Что характеризует путь перехода системы из одного состояния в другое?

8.  Что такое «теплоемкость» и какая она бывает?

9.  Сформулируете следствие из первого начала термодинамики (закон Гесса).

10.  Где применяется закон Гесса?

11.  Что такое «энтальпия»?

Работа расширения А идеального газа описывается уравнением

, (1.1)

где p – давление;

V1 – начальный объем;

V2 – конечный объем.

Уравнение состояния идеального газа – уравнение Менделеева-Кла-пейрона:

, (1.2)

где m – масса газа;

M – масса одного моля газа;

R = 8,31 Дж/моль∙град или 8,31 кДж/кмоль∙град – универсальная газовая постоянная;

T – температура в градусах Кельвина (К=273+С0);

p – давление;

V – объем.

В зависимости от условий уравнение (1.1) принимает различный вид:

1.  P=const, изобарное расширение:

. (1.3)

2.  T=const, изотермическое расширение:

, находим p из уравнения;

и подставляем в (1.1):

. (1.4)

При Т=const p1V1= (закон Бойля-Мариотта), т. е.

, подставим в (4.1):

. (1.5)

Количество теплоты Q, необходимое для нагрева тела, зависит от условий:

1.V – const,

, (1.6)

где Сv – изохорная теплоемкость (количество теплоты, которое надо затратить для нагревания одного моля вещества на один градус при постоянном объеме).

2. P – const:

, (1.7)

где Cp – изобарная теплоемкость (количество теплоты, которое необходимо затратить на нагревание одного моля вещества на один градус при постоянном давлении).

Для одноатомного газа

и . (1.8)

Для молекул, состоящих из двух атомов ;

для трех атомных молекул: .

Если при нагревании (или охлаждении) происходит фазовый переход (замерзание, плавление, испарение, конденсация), то это необходимо учитывать.

, (1.9)

где λ – теплота фазового перехода;

– теплота фазового перехода.

Первое начало термодинамики выражается уравнением

, (1.10)

где ∆U – изменение внутренней энергии.

1. p-const ∆U=Q-A;

2. V-const ∆U=Q.

Для растворов концентрация С:

или , (1.11)

где V – объем.

Энтальпия по определению

H=U+pV. (1.12)

Примеры решения задач

Задача 1

Найти работу расширения 10 г азота от объема 6 м3 до 40 м3 при постоянной температуре, равной 250С.

Решение

Используем соотношение (1.4), так как T – const и изменяется объем:

.

Обязательно все данные задачи должны быть в одной системе единиц (как правило, используйте СИ). Для перевода используем таблицу из приложения (см. с. 63).

= 1∙10-2кг, М = 2,8 ∙ 10-2 кг/кмоль, Т = 273 + 25 = 298К,

где М – масса одного моля.

Моль – количество вещества, выраженное в граммах и численно равное атомной или молекулярной массе.

Для азота (N2) атомная масса А = 14, следовательно, М = 2 ∙14 г = 28 г, так как молекула азота состоит из двух атомов. В системе СИ m – в кг, поэтому М в кг/кмоль и R = 8,31 ∙ 103 Дж/ кмоль ∙ град.

2,303lgA = lnA – соотношение между натуральным и десятичным логарифмом числа:

.

Размерность .

Задача 2

Какая работа будет совершена 5 кг метана при повышении температуры на 500С и постоянном давлении.

Решение

Из условия задачи P – const, поэтому используем уравнение:

A = p(V2 - V1) = pV2 - pV1 .

Из уравнения:

m=5 кг, М=16 кг/кмоль (см. задачу 1.1);

Т2 –Т1=∆Т=50К (величины К и 0С одинаковы, поэтому ∆Т в К=∆0С);

.

Размерность .

Задача 3

Найти работу изобарического расширения аргона от 2 л до 3 л под давлением 30 Па.

Решение

Из условия задачи p – const. Поэтому используем формулу (1.3):

A=p(V2 – V1).

Переводим данные задачи в систему СИ:

2л = 2 ∙ 10-3 м3, 3л = 3∙10-3 м3, 1Па = Н/м2, 30Па = 30 Н/м2.

А = 30 (3∙1∙10-3) = 30∙10-3 = 0,03.

Размерность [Н∙м-2] ∙ [м3] = [Н] ∙ [м] = [дж].

Задача 4

Найти работу, полученную при изотермическом расширении 100 г азота при изменении давления от 3∙105 Па до 2∙105 Па при температуре 700С.

Решение

Из условия задачи T – const и меняется давление, поэтому используем формулу 1.5:

,

m = 0,1 кг, М = 28 кг/кмоль, T = 273 + 700С = 343 К,

R = 8,31∙103 Дж/кмоль∙град,

p1 = 3∙105 Па = 3 ∙105 Н/м2, p2 = 2∙105 Па (Н/м2),

.

Размерность .

Задача 5

10 л кислорода, взятого при нормальных условиях, нагревают до 2000С при постоянном объеме. Определить количество теплоты, затраченное на нагревание.

Решение

По условию V=const, поэтому используем формулу (1.6):

, , так как молекула кислорода двухатомная.

Следствие из закона Авогадро. Один моль любого газа при нормальных условиях (00С или 273К, р = 1 атм или 760 мм. рт. ст. или 1,013∙105 Н/м2) занимает объем, равный 22,4 л.

Поэтому ;

T1 = 273 K; T2 = 473 K; ; 10 л = 1 ∙ 10-2 м3; 1 кмоль = 22,4 м3.

.

Размерность .

Задача 6

3 кг неона нагреваются при постоянном давлении. Найти изменение энтальпии, если температура повысилась на 1000С:

из формулы (1.7),

из формулы (1.8): , так как неон подчиняется законам идеального газа: Т2 - Т1 = ∆Т = ∆0С = 100К,

Размерность .

Задача 7

Найти изменение внутренней энергии при испарении 10 г ртути и давлении 1,013∙105 Па. Температура кипения ртути – 3570С. Теплота парообразования – 1,29∙105 Дж/кмоль.

Решение

По условию p – const. Из формулы (1.12) H=U+pV , ∆U=∆H-p∆V,

.

Пренебрегая объемом жидкой ртути по сравнению с объемом газообразной, получаем

∆V = Vгаз - Vжид ≈ Vгаз, V = ;

∆U = ;

m = , , ;

.

Т = 273 + 3570С = 630К

.

Размерность .

Задание 1

1.1. Определить количество теплоты, выделяющейся при охлаждении 0,2 кг кислорода от 80 до 100С, если объем остался неизменным.

1.2. При 900С давление 2∙10-2 кг азота составляло 5∙104 н/м2. После изотермического сжатия давление увеличилось до 1∙105 н/м2. Рассчитать работу сжатия.

1.3. Какое количество теплоты выделится при охлаждении 1 моля водорода от 70 до 200С, при постоянном давлении?

1.4. Сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть 5 кг газообразного аммиака на 100С при постоянном объеме?

1.5. Сколько нужно затратить теплоты на нагревание 22,4 л аргона от 01.01.01С при постоянном давлении?

1.6. Найти работу изотермического расширения 2 молей SO2 при 350 К. Объем увеличился от 1 до 5 м3.

1.7. 3 л неона, взятого при нормальных условиях, охлаждают до -700С. Определить количество теплоты, отобранное у неона, если объем остался неизменным.

1.8. 0,2 кг брома конденсируется при 590С и давлении 1∙105 Па. Удельная теплота испарения брома λ = 1,9∙105 Дж/кг. Рассчитать изменение внутренней энергии. Объемом жидкого брома пренебречь.

1.9. 5 л неона, взятого при нормальных условиях, нагревают до 4000С при постоянном объеме. Определить количество теплоты, затраченное на нагревание.

1.10. 2 кг криптона охлаждают при постоянном давлении. Найти изменение энтальпии, если температура уменьшилась на 1500С.

1.кг азота нагревают при постоянном давлении. Найти изменение энтальпии, если температура повысилась на 800С.

1.12. Найти изменение внутренней энергии при испарении 1 кг этанола при температуре 780С. Теплота испарения λ = 39 кДж/моль. Удельный объем пара 28 л/моль. Объемом жидкого этанола пренебречь.

1.13. Чему равно изменение внутренней энергии при испарении 0,3 кг воды при 250С. Удельная теплота парообразования воды λ = 44 кДж/моль. Объемом жидкой воды пренебречь.

1.14. При 100С и начальном давлении 5∙106 н/м2 0,02 м3 кислорода расширяются изотермически до давления 9∙106 н/м2. Вычислить работу расширения.

1.15. Найти изменение внутренней энергии 1 моль неона, изобарно расширяющегося от 5 до 10 м3 под давлением 2∙102 Па.

1.16. При 1100С 6 кг азота занимают объем 3 м3. Вычислить работу при изотермическом расширении до объема 4 м3 .

1.17. Вычислить работу расширения, если 2 кг кислорода при 400С расширяется от 0,02 до 0,2 м3.

1.18. При постоянном давлении 1∙105 н/м2 воздух расширился от объема 0,02 м3 до объема 0,3 м3. Определить работу расширения.

1.19. При постоянном давлении 1∙104 Па, нагревают 0,5 м3 водорода. Определить совершенную работу, если газ расширился до 0,9 м3.

1.20. Вычислить работу расширения газовой системы на 0,3 м3 и постоянном давлении равном 1∙104 н/м2.

1.21. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 0,2 кг азота от 25 до 600С при постоянном объеме.

1.22. Определить количество теплоты, которое нужно затратить при постоянном объеме 5 м3, чтобы увеличить давление азота от 5∙105 н/м2 до 1∙106 н/м2.

1.23. 0,05 м3 азота, взятого при нормальных условиях, нагревают до 2000С при постоянном объеме. Определить количество теплоты, затраченное на нагревание.

1.24. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания при постоянном объеме 2 кг аммиака, находящегося при 2000С, от 1∙104 до 5∙104 н/м2.

1.25. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 3 кг азота от 20 до 500С при постоянном объеме.

Тема 2. Второе начало термодинамики

Основные вопросы по теме

1.  Формулировка и физическая сущность второго начала термодинамики.

2.  Понятие об обратимых и необратимых процессах

3.  Энтропия как функция состояния системы

4.  Возрастание энтропии в самопроизвольных процессах.

5.  Расчет энтропии в различных процессах.

Вопросы для самоконтроля

1.Чем отличается обратимый процесс от необратимого?

2. Как определяется энтропия в классической термодинамике?

3. Как определяется энтропия в статистической термодинамике?

4. Что такое коэффициент полезного действия?

5. Почему возможны различные формулировки второго начала термодинамики?

6. Почему второе начало термодинамики имеет ограниченное применение?

7. Как изменяется энтропия в самопроизвольных процессах?

8. Как изменится энтропия при фазовом переходе?

Следствием второго начала термодинамики является утверждение, что существует функция состояния:

, (2.1)

поэтому . (2.2)

Энтропия является критерием направленности самопроизвольных процессов и равновесия в изолированных системах.

Для самопроизвольных процессов в изолированных системах

dS >

Изменение энтропии при фазовом переходе:

. (2.4)

При постоянном давлении (р = const) процесс нагревания (охлаждения) можно провести практически обратимо, поэтому

. (2.5)

Если теплоемкость меняется незначительно, то

. (2.6)

Для правильного кристалла твердого вещества при ОК энтропия S0 =0 (третье начало термодинамики). Поэтому

∆S = S - S0 = S.

Теперь можно подсчитать энтропию индивидуального вещества для любой температуры

, (2.7)

где Тпл - температура плавления;

Тисп – температура испарения;

∆Нпл – теплота плавления;

∆Нисп – теплота испарения;

Сртв – теплоемкость твердого тела;

Срж – теплоемкость жидкого тела;

Срг – теплоемкость газа.

Пример

Найти изменение энтропии при нагревании 2,5 моль воды от -500С до 1500С. Теплоемкость льда – 151,2 Дж/моль∙град, воды – 316,8 Дж/моль∙град, пара – 144 Дж/моль∙град, λпл – 25,2 кДж/моль, λпарооб – 163,8 кДж/моль.

Решение

Рассмотрим процессы, происходящие при нагревании воды от -500 до 1500С:

1.  -500С до 00С – нагревание льда.

2.  00С – плавление льда.

3.  00С до 1000С – нагревание воды.

4.  1000С – испарение воды.

5.  1000С – 1500С – нагревание пара.

Переводим 0С в К:

К=273+0С; -500С=223К; 00С=273К; 1000С=373К; 1500С=423К.

.

.

Размерность .

При охлаждении теплота выделяется, поэтому перед λф. п следует ставить знак «минус».

Задание 2

2.1. Найти изменение энтропии при охлаждении 0,3 моль метанола от 90 до -100С. Температура кипения – 650С, теплота испарения – 148 кДж/моль; теплоемкость – Српар =176 Дж/моль∙К; теплоемкость – Сржид = 43 Дж/моль∙К.

2.2. Найти изменение энтропии при нагревании 2 моль тетрахлорида углерода (ССl4) от -10 до 1200С. Температура кипения 770С, теплота испарения – 132 кДж/моль, теплоемкость – Срж = 554 Дж/моль∙К, теплоемкость – Срг = 39 Дж/моль∙К.

2.3. Найти изменение энтропии при нагревании 30 г этанола от -130 до +900С. Удельная теплоемкость – Сртв = 7 Дж/г∙К; Срж = 9,6 Дж/г∙К; Срг = 7,6 Дж/г∙К; удельная теплота плавления при -1120С 790 Дж/г, удельная теплота парообразования при 780С 3840 Дж/г.

2.4. Как изменится энтропия при охлаждении 3 моль этанола от 1200С до 280К. Температура кипения – 780С; молярная теплоемкость – Срж = 111 Дж/моль∙К; теплоемкость – Срг = 19 Дж/моль∙К; теплота испарения – 40 кДж/моль.

2.5. Найти изменение энтропии 2 молей паров бензола от 80 до 600С. Температура кипения бензола 353К; молярная теплота парообразования – 40 кДж/моль; теплоемкость жидкого бензола – 140 Дж/моль∙К.

2.6. Как изменится энтропия при охлаждении 3 моль хлорида натрия от 1073К до 3000С. Температура плавления 8000С, теплота плавления – 30 кДж/моль, молярная теплоемкость – Сртв = 46 Дж/моль∙К.

2.7. Найти изменение энтропии при нагревании 2 моль жидкого метана от 112К до 200С. Температура кипения – 112К, теплота парообразования – 8234 Дж/моль∙К.

2.8. Рассчитать изменение энтропии при охлаждении 3 моль ацетона (С3Н6О) от 100 до 200С. Температура кипения – 560С, теплота испарения – 30 кДж/моль, молярная теплоемкость пара – 22 Дж/моль∙К, жидкости – 125 Дж/моль∙К.

2.9. Как изменится энтропия при нагревании 2 молей серы от 01.01.01С, если теплота плавления – 1440 Дж/моль, температура плавления – 1190С, молярная теплоемкость жидкой серы – 36 Дж/моль∙К, твердой – 24 Дж/моль∙К.

2.10. Найти изменение энтропии при охлаждении 200 г толуола (С7Н8) от 80 до -400С. Температура плавления -350С, удельная теплота плавления 132Дж/г, удельная теплоемкость жидкого толуола – 1,7 Дж/г∙К, твердого – 1,1 Дж/г∙К.

2.11. Найти изменение энтропии 2 молей метанола от -1100С до +40оС. Температура плавления -98оС, теплоемкость – Сртв = 256 Дж/моль∙К, Срж = 432 Дж/моль∙К, теплота плавления – 22 кДж/моль.

2.12. Найти изменение энтропии при охлаждении 40 г пара метановой кислоты (СН2О2) от 120 до -100С. Удельная теплота плавления – 772 Дж/г, парообразования – 1365 Дж/г, удельная теплоемкость – Срг = 5,6 Дж/г∙К, Сртв = 7,6 Дж/г∙К, температура плавления – 8,50С, кипения – 1200С.

2.13. Вычислить возрастание энтропии 159,8 г твердого Br2, взятого при температуре плавления -7,30С, и при переходе его из твердого состояния в пар при температуре кипения 61,50С, удельная теплоемкость жидкого брома – Срж = 0,45 Дж/гК, теплота плавления – 67,72 Дж/г, теплота испарения – 182,8 Дж/г.

2.14. Рассчитать изменение энтропии при превращении 0,1 кг воды, взятой при 00С, в пар при 1200С. Теплота испарения воды при 1000С – 40,6 кДж/моль, теплоемкость жидкой воды – 75,3 Дж/мольК, теплоемкость пара – 360 Дж/мольК.

2.15. Рассчитать изменение энтропии 20 г этанола С2Н5ОН при переходе из жидкого состояния при 250С и 1,013∙105 Па в пар при температуре 780С и 0,050∙105 Па. Молярная теплота испарения этанола – 40,79 кДж/моль, теплоемкость – Срж = 104 Дж/мольК.

2.16. Найти изменение энтропии при нагревании 5 моль твердого метилового спирта от -98 до +500С, если теплоемкость равна 256 Дж/моль, теплота плавления – 22,4 кДж/мольК, температура плавления -980С.

2.17. Найти изменение энтропии при конденсации 100 г этилового спирта при 780С и охлаждении до 200С, если удельная теплота парообразования этилового спирта равна 3840 Дж/г, удельная теплоемкость жидкого – спирта 7,6 Дж/г.

2.18. Найти изменение энтропии при нагревании 0,076 кг бензола С6Н6 от 0 до 500С, если удельная теплоемкость твердого бензола равна 1,5 кДж/кгК, жидкого бензола – 1,8 кДж/кгК, теплота плавления – 126 кДж/кг, температура плавления 50С.

2.19. Найти изменение энтропии при охлаждении 0,050 кг ртути от 20 до -500С, если удельная теплоемкость жидкой ртути – 0,6 кДж/кгК, твердой ртути – 0,6 кДж/кгК, удельная теплота плавления – 50 кДж/кг, температура плавления -39оС.

2.20. Найти изменение энтропии при нагревании 0,2 кг ртути от 01.01.01С, если удельная теплоемкость жидкой ртути равна 0,6 кДж/кгК, паров ртути – 0,7 кДж/кгК, удельная теплота испарения – 1210 кДж/кг, температура кипения 3570С.

2.21. Найти изменение энтропии при охлаждении 1 моль ацетона С3Н6О от 100 до 250С, если теплота испарения ацетона равна 29,8 кДж/моль, температура кипения – 56оС, Срж = 125 Дж/мольК, Срг = 22,5 Дж/мольК.

2.22. Рассчитать изменение энтропии при нагревании 1моль кадмия от 01.01.01С, если температура плавления 3210С и теплота плавления равна 6109 Дж/моль. СртвCd = 22,2 Дж/мольК, СржСd = 29,8 Дж/мольК.

2.23. Как изменится энтропия при нагревании 1 моль хлорида натрия от 250С до 1073К, если температура его плавления – 8000С, теплота плавления – 30,23 кДж/моль, молярная теплоемкость – Ср = 45,96 Дж/мольК.

2.24. Вычислить изменение энтропии при смешении 0,001 м3 водорода с 0,00005 м3 метана, если исходные газы и образующаяся смесь газов находится при 250С и давлении 0,912∙105 Па.

2.25. Насколько изменится энтропия в процессе изотермического расширения 0,010 кг криптона от объема 0,05 м3 и давления 1,013∙105 Па до объема 0,2 м3 и давления 0,2133∙105 Па?

Тема 3. Термодинамические потенциалы.

Химическое равновесие. Фазовое равновесие.

Основные вопросы по теме

1. Понятие термодинамического потенциала.

2. Изохорно-изотермический и изобарно-изотермический потенциалы.

3.  Условия термодинамического равновесия.

4.  Изотерма, изобара и изохора химической реакции.

5.  Химическое сродство.

6.  Закон действующих масс.

7.  Константа равновесия (Кр и Кс). Связь между ними.

8.  Зависимость константы равновесия от температуры.

9.  Равновесие в гетерогенных системах.

10.  Правило фаз Гиббса.

11.  Применение правила фаз для однокомпонентных систем.

12.  Диаграмма воды.

Вопросы для самоконтроля

1.  Что такое «термодинамический потенциал» и какие потенциалы вы знаете?

2.  Каковы условия самопроизвольного перехода из одного состояния системы в другое?

3.  Каковы условия равновесия?

4.  Что такое «химическое равновесие» и от чего оно зависит?

5.  Чему равна активность твердого вещества?

6.  Что такое «фаза», «компонент», «степень свободы»?

7.  Чем определяется разная форма записи уравнения Гиббса для фазовых равновесий?

8.  Что такое «диаграмма состояния»?

9.  Почему понадобились различные термодинамические потенциалы?

10.Что такое «химическое сродство»?

Химическое равновесие

Пусть реакция протекает согласно уравнению

аА + bBсС + dD,

где а, b, с, d – стехиометрические коэффициенты уравнения реакции.

Например: 3Н2+N22NH3.

Такая запись означает, что из 3 молей водорода и одного моля азота получаются 2 моля аммиака.

Закон действия масс. Скорость химической реакции V прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени, равной стехиометрическим коэффициентам уравнения реакции.

Для прямой реакции:

; .

Для обратной реакции:

; .

Состояние, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием.

Если V1 = V2 , то

где k1 , k2 , , - константы скорости химической реакции.

Физический смысл. Константа скорости равна скорости химической реакции при единичной концентрации реагирующих веществ. По определению не зависит от концентрации.

Найдем отношение k1 / k2:

, .

Поскольку константы скорости не зависят от концентраций, обозначим их соответственно и . Символ ′ означает, что в общем случае это разные величины. Их называют константами химического равновесия. Символ «С» справа внизу означает, что при записи константы равновесия используется концентрация.

При постоянной температуре (Т – const) парциальное давление р пропорционально его концентрации С, поэтому константу равновесия можно записать так:

;

для конкретной реакции:

.

Найдем связь между Кс и Кр.

Объединенный газовый закон для одного моля газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):

pV = RT, отсюда .

Количество вещества , следовательно, .

Подставим в уравнение для KС и

; ;

; .

Обозначим изменение числа молей вещества в результате реакции за ∆n:

∆n = (c + d) - (a + b), ∆n = + 1) = -2.

Поэтому Kр = Kс ∙ RT ∆n ,

.

Расчет равновесий по термодинамическим данным

В предположении, что теплоемкость при постоянном давлении Ср не зависит от температуры (первое приближение Улиха),

∆GТ = ∆H0 - T∆S0,

где ∆G – изменение изобарного потенциала в результате реакции;

∆S0 – изменение энтропии в результате реакции;

Т – температура, К;

∆Н0 – изменение энтальпии в результате реакции.

;

.

Энтальпия простых веществ в наиболее устойчивом состоянии в стандартных условиях принята равной нулю.

Изменение энтропии в стандартных условиях:

;

;

.

Для вычисления изменения энтропии используют табличные данные.

Связь между изменением изобарного потенциала и константой равновесия выражается уравнением

∆G0 = -RTlnKp;

его решаем относительно lnКр:

.

Задача

По термодинамическим данным, приведенным в табл. 3, найдите ∆G, Кр и КС приведенной реакции при температуре 800К.

СН4+СО22СО+2Н2,

Решение

Изменение изобарного потенциала

,

где .

Коэффициент перед ∆Н0 соответствует коэффициенту в уравнении реакции. ∆Н0 берем из табл. 3:

∆Н0 =2(-110,5)+2∙0-(-74,85)-(-393,51) = -221+74,85+393,51=247,36 кДж/моль;

;

∆S0 =2∙197,4+2∙130,6-(186,85+213,6)=394,8+261,2-400,45=255,55 Дж/мольК;