Гиббс энергиясына есептер шығару

1. С₂Н₄+3O₂=2CO₂+2H₂O тиісті мәліметтерді пайдаланып реакцияның стандартты жағдайда өздігінен жүру

мүмкіндігін анықтаңдар. (барлық реагенттер мен өнімдер газтәрізді күйде болады).

∆Н°_f(С₂Н₄)=52 кДж/моль, ∆Н°_f(О₂)=0, ∆Н°_f(СО₂)= -393,5 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂О)= -241,8 кДж/моль

S°₂₉₈(С₂Н₂)=219,4 Дж/моль*K, S°₂₉₈(О₂)=205 Дж/моль*K, S°₂₉₈(СО₂)= 214 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂О)=189 Дж/моль*K

2. СаО(қ)+Н₂(г) =Са(қ)+H₂O(г) тиісті мәліметтерді пайдаланып реакцияның стандартты жағдайда өздігінен

жүру мүмкіндігін анықтаңдар.

∆Н°_f(СаО)= - 636 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂)=0, ∆Н°_f(Са)= 0, ∆Н°_f(Н₂О)= -241,8 кДж/моль

S°₂₉₈(СаО)=40 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂)=130,52 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Са)= 41,6 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂О)=189 Дж/моль*K

3. Төменде берілген мәліметтерге сүйеніп, Гиббс энергиясын есептеп, реакцияның 300 К және 2000 К

температурада өздігінен жұру мүмкіндіктерін анықтаңдар. Ғе₂О₃(қ)+3С(қ) =2Ғе(қ)+3СO(г)

∆Н°_f(Ғе₂О₃)= -823 кДж/моль, ∆Н°_f(С)=0, ∆Н°_f(Ғе)= 0, ∆Н°_f(СО)= -110,6 кДж/моль

S°₂₉₈(Ғе₂О₃)=87,9 Дж/моль*K, S°₂₉₈(С)=5,7 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Ғе)= 27,3 Дж/моль*K,

S°₂₉₈(СО)=197,7 Дж/моль*K

4. Төменде берілген мәліметтерге сүйеніп, берілген экзотермиялық реакцияның қандай температурада өздігінен

жүзеге асатыны анықтаңдар. N₂О(г)+3Н₂(г) =N₂H₄(г)+H₂O(с)

∆Н°_f(N₂О)= 82 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂)=0, ∆Н°_f(N₂H₄)= 50,5 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂О)= -286 кДж/моль

S°₂₉₈(N₂О)=220 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂)=130 Дж/моль*K, S°₂₉₈(N₂H₄)=238,5 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂О)= 70 Дж/моль*K

Есеп үлгілері:

1. 2С₂Н₂+5O₂=4CO₂+2H₂O тиісті мәліметтерді пайдаланып реакцияның стандартты жағдайда өздігінен жүру

мүмкіндігін анықтаңдар. (барлық реагенттер мен өнімдер газтәрізді күйде болады).

∆Н°_f(С₂Н₂)=226,8 кДж/моль, ∆Н°_f(О₂)=0, ∆Н°_f(СО₂)= -393,5 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂О)= -241,8 кДж/моль

S°₂₉₈(С₂Н₂)=200,8 Дж/моль*K, S°₂₉₈(О₂)=205 Дж/моль*K, S°₂₉₈(СО₂)= 214 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂О)=189 Дж/моль*K

Шешуі:

4CO₂ коэффициенті 4 болғандықтан ∆Н°_f(СО₂) 4-ке көбейтіп жазамыз 4*∆Н°_f(СО₂). Қалған

қосылыстарменде осы үдеріс іске асырылады, яғни 2*∆Н°_f(Н₂О), 2*∆Н°_f(С₂Н₂), 5*∆Н°_f(О₂)

∆Н°_{реакция}=(4*∆Н°_f(СО₂)+2*∆Н°_f(Н₂О))-(2*∆Н°_f(С₂Н₂)+ 5*∆Н°_f(О₂))=

=(4*(-393,5)+2*(-241,8)) - (2*226,8+5*0)=

= (-1574-482,6) – 453,6= - 2510,2 кДж/моль

∆S°_{реакция}=(4*S°₂₉₈(СО₂)+2*S°₂₉₈(Н₂О))-(2*S°₂₉₈(С₂Н₂)+ 5*S°₂₉₈(О₂))=

=(4*214+2*189) - (2*200,8+5*205)=

= (856+378) – (401,6+1025)=1234-1426,6= - 192,6 Дж/моль*K= - 0,1926 кДж/моль*K

∆G°_{реакция}=∆Н°_{реакция} – T*∆S°_{реакция}= - 2510,2 кДж/моль – 298 K*(- 0,1926 кДж/моль*K)=

= - 2510,2 кДж/моль + 57,3948 кДж/моль = - 2452,8052 кДж/моль

Жауабы: реакцияның ∆G°_{реакция}<0 болғандықтан, реакция стандартты жағдайларда өздігінен жүреді.

2. Сr₂О₃(қ)+3Н₂(г) =2Сr(қ)+3H₂O(г) тиісті мәліметтерді пайдаланып реакцияның стандартты жағдайда өздігінен

жүру мүмкіндігін анықтаңдар.

∆Н°_f(Сr₂О₃)= -1141 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂)=0, ∆Н°_f(Сr)= 0, ∆Н°_f(Н₂О)= -241,8 кДж/моль

S°₂₉₈(Сr₂О₃)=81,2 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂)=130,52 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Сr)= 23,6 Дж/моль*K,

S°₂₉₈(Н₂О)=189 Дж/моль*K

Шешуі:

Н₂ коэффициенті 3 болғандықтан ∆Н°_f(Н₂) 3-ке көбейтіп жазамыз 3*∆Н°_f(Н₂). Қалған

қосылыстарменде осы үдеріс іске асырылады, яғни ∆Н°_f(Cr₂О₃), 2*∆Н°_f(Сr), 3*∆Н°_f(H₂О)

∆Н°_{реакция}=(2*∆Н°_f(Сr)+3*∆Н°_f(Н₂О))-(∆Н°_f(Сr₂O₃)+ 3*∆Н°_f(H₂))=

=(2*0+3*(-241,8)) - (-1141+3*0)= -482,6+1141= 658,4 кДж/моль

∆S°_{реакция}=(2*S°₂₉₈(Сr)+3*S°₂₉₈(Н₂О))-(S°₂₉₈(Сr₂O₃)+ 3*S°₂₉₈(H₂))=

=(2*23,6+3*189) - (81,28+3*130,52)=

= (47,2+567) – (81,28+391,56)=614,2-472,84= 141,36 Дж/моль*K= 0,14136 кДж/моль*K

∆G°_{реакция}=∆Н°_{реакция} – T*∆S°_{реакция}= 658,4 кДж/моль – 298 K* 0,14136 кДж/моль*K=

= 658,4 кДж/моль - 42,12528 кДж/моль = 616,27472 кДж/моль

Жауабы: реакцияның ∆G°_{реакция}˃0 болғандықтан, реакция стандартты жағдайларда өздігінен жүрмейді.

3. Төменде берілген мәліметтерге сүйеніп, Гиббс энергиясын есептеп, реакцияның 1000 К және 3000 К

температурада өздігінен жұру мүмкіндіктерін анықтаңдар. Сr₂О₃(қ)+3С(қ) =2Сr(қ)+3СO(г)

∆Н°_f(Сr₂О₃)= -1141 кДж/моль, ∆Н°_f(С)=0, ∆Н°_f(Сr)= 0, ∆Н°_f(СО)= -110,6 кДж/моль

S°₂₉₈(Сr₂О₃)=81,2 Дж/моль*K, S°₂₉₈(С)=5,7 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Сr)= 23,6 Дж/моль*K,

S°₂₉₈(СО)=197,7 Дж/моль*K

Шешуі:

Реакция теңдеуіне сәйкес ∆Н°_f(Cr₂О₃), 3*∆Н°_f(С), 2*∆Н°_f(Сr), 3*∆Н°_f(СО).

∆Н°_{реакция}=(2*∆Н°_f(Сr)+3*∆Н°_f(СО))-(∆Н°_f(Сr₂O₃)+ 3*∆Н°_f(С))=

=(2*0+3*(-110,6)) - (-1141+3*0)= -331,8+1141= 809,2 кДж/моль

∆S°_{реакция}=(2*S°₂₉₈(Сr)+3*S°₂₉₈(СО))-(S°₂₉₈(Сr₂O₃)+ 3*S°₂₉₈(С))=

=(2*23,6+3*197,7) - (81,28+3*5,7)=

= (47,2+593,1) – (81,28+17,1)=640,3-98,38= 541,92 Дж/моль*K= 0,54192 кДж/моль*K

∆G°_{реакция}=∆Н°_{реакция} – T*∆S°_{реакция}= 809,2 кДж/моль – 1000 K* 0,54192 кДж/моль*K=

= 809,2 кДж/моль - 541,92 кДж/моль = 267,28 кДж/моль

Реакцияның ∆G°_{реакция}˃0 болғандықтан, реакция 1000 К жүрмейді.

∆G°_{реакция}=∆Н°_{реакция} – T*∆S°_{реакция}= 809,2 кДж/моль – 3000 K* 0,54192 кДж/моль*K=

= 809,2 кДж/моль - 1625,76 кДж/моль = -816,56 кДж/моль

Реакцияның ∆G°_{реакция}<0 болғандықтан, реакция 3000 К жүреді.

Жауабы: реакция 1000 К жүрмейді, 3000 К жүреді.

4. Төменде берілген мәліметтерге сүйеніп, берілген экзотермиялық реакцияның қандай температурада өздігінен

жүзеге асатыны анықтаңдар. СО₂(г)+Н₂(г) =СО(г)+H₂O(с)

∆Н°_f(СО₂)= -393,5 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂)=0, ∆Н°_f(СО)= -110,6 кДж/моль, ∆Н°_f(Н₂О)= -286 кДж/моль

S°₂₉₈(СО₂)=214 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂)=130 Дж/моль*K, S°₂₉₈(СО)=197,7 Дж/моль*K, S°₂₉₈(Н₂О)= 70 Дж/моль*K

Шешуі:

Реакция теңдеуіне сәйкес ∆Н°_f(CО₂), ∆Н°_f(Н₂), ∆Н°_f(СО), ∆Н°_f(Н₂О).

∆Н°_{реакция}=(∆Н°_f(СО)+∆Н°_f(Н₂О))-(∆Н°_f(СО₂)+ ∆Н°_f(Н₂))=

=(-110,6+(-286)) - (-393,5+0)= -396,6+393,5= -3,1 кДж/моль

∆S°_{реакция}=(S°₂₉₈(СО)+S°₂₉₈(Н₂О))-(S°₂₉₈(СО₂)+S°₂₉₈(Н₂))=

=(197,7+70) - (214+130)=267,7 –344= - 76,3 Дж/моль*K= - 0,0763 кДж/моль*K

Т˃ = =40,6 K. Т˃40,6 K.

Жауабы: реакция 40,6 К температурада өздігінен жүреді.