Какова энергия Гиббса и возможность протекания реакции нейтрализации гидроксида кальция с соляной кислотой

Звонкий_Ниндзя

21

Чтобы вычислить энергию Гиббса и определить возможность протекания реакции нейтрализации гидроксида кальция с соляной кислотой при температуре +2°С, нам необходимо знать значения стандартной энтальпии реакции (\(\Delta H^\circ\)) и стандартной энтропии реакции (\(\Delta S^\circ\)) для данной реакции.

По счастью, эти данные доступны в химических справочниках. Для реакции нейтрализации гидроксида кальция (\(Ca(OH)_2\)) с соляной кислотой (\(HCl\)), балансовое уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O\]

Теперь, составим таблицу со значениями стандартной энтальпии (\(\Delta H^\circ\)) и стандартной энтропии (\(\Delta S^\circ\)) для каждого компонента:

\[
\begin{align*}
\text{Вещество} & \Delta H^\circ (кДж/моль) & \Delta S^\circ (Дж/моль \cdot К) \\
Ca(OH)_2 & -986,2 & 171,1 \\
HCl & -167,2 & 186,9 \\
CaCl_2 & -795,8 & 109,9 \\
H_2O & -285,8 & 69,9 \\
\end{align*}
\]

Теперь, используя известные значения, мы можем вычислить энергию Гиббса (\(\Delta G^\circ\)) по формуле:

\[\Delta G^\circ = \Delta H^\circ - T \cdot \Delta S^\circ\]

Где:
\(\Delta H^\circ\) - стандартная энтальпия реакции,
\(\Delta S^\circ\) - стандартная энтропия реакции,
\(T\) - температура в Кельвинах.

Таким образом, для нашей реакции нейтрализации гидроксида кальция с соляной кислотой при температуре +2°С, нам нужно перевести температуру в Кельвины:

\[T = 2 + 273,15 = 275,15 \, K\]

Теперь мы можем вычислить \(\Delta G^\circ\):

\[
\begin{align*}
\Delta G^\circ & = \Delta H^\circ - T \cdot \Delta S^\circ \\
& = (-795,8) - 275,15 \cdot (2 \cdot 69,9 - 171,1 - 2 \cdot 186,9) \\
& = -795,8 - 275,15 \cdot (-26,9) \\
& = -795,8 + 7397,485 \\
& = 6601,685 \, \text{кДж/моль}
\end{align*}
\]

Теперь, чтобы определить возможность протекания реакции нейтрализации при данной температуре, мы можем использовать следующие правила:

1. \(\Delta G^\circ < 0\): Реакция будет идти спонтанно в прямом направлении.
2. \(\Delta G^\circ > 0\): Реакция будет идти спонтанно в обратном направлении.
3. \(\Delta G^\circ = 0\): Реакция находится в равновесии.

В нашем случае, \(\Delta G^\circ = 6601,685 \, \text{кДж/моль}\), что является положительным значением. Это означает, что при температуре +2°С реакция нейтрализации гидроксида кальция с соляной кислотой будет идти в обратном направлении.