Задача 54
Константа равновесия реакции: Н2О (г) + СО (г) СО2 (г) + Н2 (г) при 1000 °С равна 1,36. Вычислите изменение изобарно-изотермического потенциала при этих условиях и укажите направление реакции. Вычислите константу равновесия Кp и ΔG при 25 °С.
Дано:
Уравнение реакции T1 = 1000 °C; T2 = 25 °C Kp(T1) = 1,36
∆G° – ?
Направление реакции при 1000 °C – ?
∆G° – ? ; Kp(T2) – ?
Решение:
Переведём температуру из градусов Цельсия в кельвины:
T1 = 1000 °C = 1273 K
T2 = 25 °C = 298 K
По уравнению изотермы вычислим ∆G° :
∆G° = – R · T1 · Ln(Kp(T1))
∆G° = – 8,314 · 1273 · Ln(1,36) = – 3254,3 (Дж)
Т.к. ∆G° < 0, следовательно, при температуре 1273 K реакция протекает в прямом направлении.
|
|
Н2О (г) |
+ СО (г) |
СО2 (г) + |
Н2 (г) |
∆H,° |
: |
– 241,81 |
– 110,53 |
– 393,51 |
0 |
(кДж/моль) |
|
|
|
|
|
S° |
: |
188,72 |
197,55 |
213,66 |
130,52 |
(Дж/(моль·K))
По первому следствию из закона Гесса, вычислим изменение энтальпии реакции:
∆H° = (∆H,° (СО2 (г)) + ∆H,° (Н2 (г))) – (∆H,° (Н2О (г)) + ∆H,° (СО (г))) ∆H° = (– 393,51 + 0) – (– 241,81 + (– 110,53)) = – 41,17 (кДж)
Вычислим изменение энтропии реакции:
∆S° = (S° (СО2 (г)) + S° (Н2 (г))) – (S° (Н2О (г)) + S° (СO (г))) ∆S° = (213,66 + 130,52) – (188,72 + 197,55) = – 42,09 (Дж/K)
Вычислим изменение свободной энергии Гиббса реакции при стандартных условиях:
∆G° = ∆H° – T2 · ∆S°
∆G° = ∆H° – 298 · ∆S° = – 41170 – 298 · (– 42,09) = – 28627,18 (Дж)
Вычислим константу равновесия Kp(T2):
Ln(Kp(T2)) = – |
∆° |
= – |
, |
= 11,55; Kp(T2) = , = 104248,2 |
|
|
|
||||
|
∙ |
|
, ∙ |
|
|
Ответ: ∆G° |
= – 3254,3 (Дж); ∆G° |
= – 28627,18 (Дж); Kp(T2) = 104248,2 |
|||
|
|
|
|
||