Определите вероятность протекания реакции и ее тепловой эффект в нормальных условиях на основе доступных справочных

Zhuzha

45

Для определения вероятности протекания реакции и ее теплового эффекта на основе справочных данных мы можем использовать таблицу стандартных энтальпий образования (\(\Delta H_{\text{обр}}\)) и таблицу стандартных энтропий (\(S^{\circ}\)) соединений.

Вероятность протекания реакции можно определить, сравнивая начальное состояние (реагенты) и конечное состояние (продукты) реакции. Если продукты имеют более низкую свободную энергию, чем реагенты, то реакция будет иметь большую вероятность протекания. Также можно рассмотреть энергетический баланс реакции для определения вероятности протекания.

Выражение заданной реакции:

\[3H_2S (g) + 3O_2 (g) \rightarrow 2SO_2 (g) + 2H_2O (g)\]

Теперь давайте приступим к нахождению изменения энтальпии реакции (\(\Delta H_{\text{реакции}}\)) без использования справочных данных.

Изменение энтальпии (\(\Delta H\)) можно определить на основе закона Гесса, который утверждает, что изменение энтальпии реакции равно разности между энтальпией образования продуктов и энтальпией образования реагентов.

Энтальпия образования (\(\Delta H_{\text{обр}}\)) - это изменение энтальпии при образовании 1 моля вещества из его элементов в стандартных условиях. Мы можем использовать значения стандартных энтальпий образования из справочных данных.

Воспользуемся уравнениями:

\(\Delta H_{\text{реакции}} = \sum \Delta H_{\text{обр, продуктов}} - \sum \Delta H_{\text{обр, реагентов}}\)

Теперь подставим известные значения:

\(\Delta H_{\text{реакции}} = (2 \times \Delta H_{\text{обр, SO}_2} + 2 \times \Delta H_{\text{обр, H}_2\text{O}}) - (3 \times \Delta H_{\text{обр, H}_2\text{S}} + 3 \times \Delta H_{\text{обр, O}_2})\)

Значения стандартных энтальпий образования для участвующих веществ:

\(\Delta H_{\text{обр, H}_2\text{S}} = -20.6 \, \text{кДж/моль}\)

\(\Delta H_{\text{обр, O}_2} = 0 \, \text{кДж/моль}\) (по определению)

\(\Delta H_{\text{обр, SO}_2} = -296.8 \, \text{кДж/моль}\)

\(\Delta H_{\text{обр, H}_2\text{O}} = -241.8 \, \text{кДж/моль}\)

Подставим эти значения в уравнение:

\(\Delta H_{\text{реакции}} = (2 \times (-296.8) + 2 \times (-241.8)) - (3 \times (-20.6) + 3 \times 0)\)

\(\Delta H_{\text{реакции}} = -593.6 - (-61.8)\)

\(\Delta H_{\text{реакции}} = -531.8 \, \text{кДж}\)

Таким образом, изменение энтальпии реакции (\(\Delta H_{\text{реакции}}\)) для данного уравнения равно \(-531.8 \, \text{кДж}\).

Учет теплового эффекта реакции позволяет определить, является ли реакция эндотермической (поглощает тепловую энергию) или экзотермической (выделяет тепловую энергию). В данном случае, так как значение изменения энтальпии (\(\Delta H_{\text{реакции}}\)) отрицательное, можно сделать вывод, что реакция является экзотермической, то есть выделяет тепловую энергию при протекании. Выделение тепловой энергии обычно сопровождается наблюдаемым увеличением температуры, в данном случае тепловое эффект будет отрицательным (-531.8 кДж).

Надеюсь, ответ был подробным и понятным.