Рассчитайте изменения энтальпии, энтропии и энергии гиббса в ходе указанной химической реакции. Является ли она экзо- или эндотермической? В...
Условие:
Рассчитайте изменения энтальпии, энтропии и энергии гиббса в ходе указанной химической реакции. Является ли она экзо- или эндотермической? Возможно ли ее протекание в стандартных условиях? Fe(тв)+5CO(г)=Fe(CO)5(ж)
Решение:
Для расчета изменений энтальпии (ΔH), энтропии (ΔS) и энергии Гиббса (ΔG) в ходе химической реакции, мы можем использовать термодинамические данные, такие как стандартные энтальпии образования (ΔH°f) и стандартные энтропии (ΔS°) реагентов и продуктов.
Для данной реакции: Fe(тв) + 5CO(г) = Fe(CO)5(ж)
Мы можем использовать следующие данные: ΔH°f(Fe(тв)) = 0 кДж/моль ΔH°f(CO(г)) = -110,5 кДж/моль ΔH°f(Fe(CO)5(ж)) = -638,5 кДж/моль
ΔS°(Fe(тв)) = 27,3 Дж/(моль·К) ΔS°(CO(г)) = 197,7 Дж/(моль·К) ΔS°(Fe(CO)5(ж)) = 216,5 Дж/(моль·К)
Теперь мы можем рассчитать изменения энтальпии, энтропии и энергии Гиббса:
ΔH = Σ(ΔH°f(продукты)) - Σ(ΔH°f(реагенты)) = ΔH°f(Fe(CO)5(ж)) - [ΔH°f(Fe(тв)) + 5ΔH°f(CO(г))] = -638,5 кДж/моль - [0 кДж/моль + 5(-110,5 кДж/моль)] = -638,5 кДж/моль + 552,5 кДж/моль = -86 кДж/моль
ΔS = Σ(ΔS°(продукты)) - Σ(ΔS°(реагенты)) = ΔS°(Fe(CO)5(ж)) - [ΔS°(Fe(тв)) + 5ΔS°(CO(г))] = 216,5 Дж/(моль·К) - [27,3 Дж/(моль·К) + 5(197,7 Дж/(моль·К))] = 216,5 Дж/(моль·К) - [27,3 Дж/(моль·К) + 988,5 Дж/(моль·К)] = 216,5 Дж/(моль·К) - 1015,8 Дж/(моль·К) = -799,3 Дж/(моль·К)
ΔG = ΔH - TΔS = -86 кДж/моль - (298 К)(-799,3 Дж/(моль·К)) = -86 кДж/моль + 238,2 кДж/моль = 152,2 кДж/моль
Таким образом, изменение энтальпии (ΔH) равно -86 кДж/моль, изменение энтропии (ΔS) равно -799,3 Дж/(моль·К), а изменение энергии Гиббса (ΔG) равно 152,2 кДж/моль.
Реакция является экзотермической, так как ΔH отрицательное значение. Она может протекать в стандартных условиях, если ΔG отрицательное значение, что в данном случае выполняется.