Оценить вероятность произвольного протекания реакции при стандартных условиях: SiO (к) + 2NaOH (р) = Na2SiO3 (к

Магический_Трюк

61

Для оценки вероятности произвольного протекания данной реакции и расчета изменения свободной энергии Гиббса, мы можем использовать термодинамическую функцию Гиббса (G) и уравнение Гиббса-Гельмгольца.

Уравнение Гиббса-Гельмгольца гласит:
\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\),

где \(\Delta G\) - изменение свободной энергии Гиббса, \(\Delta H\) - изменение энтальпии, \(\Delta S\) - изменение энтропии, а T - температура в Кельвинах.

Для расчета изменения свободной энергии Гиббса при стандартных условиях, значения \(\Delta H\) и \(\Delta S\) взяты из таблиц стандартных термодинамических данных. В данном случае, мы будем использовать следующие значения:

\(\Delta H = -({\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{Na}_2\text{SiO}_3} - {\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{SiO}} - 2{\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{NaOH}})\),
\(\Delta S = -({\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{Na}_2\text{SiO}_3} - {\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{SiO}} - 2{\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{NaOH}})\),

где \({\Delta H}_{f}^{\circ}\) - стандартная энтальпия образования вещества,
\({\Delta S}_{f}^{\circ}\) - стандартная энтропия образования вещества.

Значения для \({\Delta H}_{f}^{\circ}\) и \({\Delta S}_{f}^{\circ}\) можно найти в таблицах термодинамических данных или в учебниках по химии. Для данной реакции, значения приведены ниже:

\({\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{SiO}} = -910 \, \text{кДж/моль}\),
\({\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{NaOH}} = -470 \, \text{кДж/моль}\),
\({\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{Na}_2\text{SiO}_3} = -1157 \, \text{кДж/моль}\),

\({\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{SiO}} = \text{предоставлено в таблицах}\),
\({\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{NaOH}} = \text{предоставлено в таблицах}\),
\({\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{Na}_2\text{SiO}_3} = \text{предоставлено в таблицах}\).

Температура при стандартных условиях обычно принимается равной 298 Кельвинам.

Теперь, чтобы оценить вероятность произвольного протекания реакции при стандартных условиях, нам нужно подставить значения в уравнение Гиббса-Гельмгольца:

\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\),

Где:
\(\Delta H = -({\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{Na}_2\text{SiO}_3} - {\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{SiO}} - 2{\Delta H}_{f}^{\circ}_{\text{NaOH}})\),
\(\Delta S = -({\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{Na}_2\text{SiO}_3} - {\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{SiO}} - 2{\Delta S}_{f}^{\circ}_{\text{NaOH}})\).

Подставляя значения:

\(\Delta H = -((-1157 \, \text{кДж/моль}) - (-910 \, \text{кДж/моль}) - 2(-470 \, \text{кДж/моль}))\),
\(\Delta S = -(\text{предоставленные значения})\),
\(T = 298 \, \text{К}\).

Мы можем теперь вычислить значения \(\Delta H\) и \(\Delta S\) и подставить их в формулу:

\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\).

Результат будет показывать, является ли реакция эндотермической или экзотермической, а также дает информацию о том, насколько эффективно проходит данная реакция при стандартных условиях.