Пожалуйста, воспользуйтесь предложенным вариантом для вычисления энергии Гиббса и определения возможности протекания

Дельфин

30

Для решения данной задачи мы можем использовать формулу для вычисления энергии Гиббса \(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\), где \(\Delta G\) - энергия Гиббса, \(\Delta H\) - изменение энтальпии, \(T\) - температура в кельвинах, \(\Delta S\) - изменение энтропии.

Воспользуемся предложенными уравнениями реакций и справочными данными в Приложении 1 для вычисления изменения энтальпии \(\Delta H\) и изменения энтропии \(\Delta S\) для каждой реакции.

1. Реакция: FeS2 (т) + 11О2 (г) = 2Fe2O3 (т) + 8SO2 (г)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -396.8\) кДж/моль
\(\Delta S = -327.6\) Дж/моль·К

2. Реакция: Zn(к) + ½О2(г) = ZnO(к)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -286.7\) кДж/моль
\(\Delta S = -43.0\) Дж/моль·К

3. Реакция: Cu(тв) + 8HNO3(ж) = 3Cu(NO3)2(тв) + 2NO(г) + 4H2O(ж)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -231.1\) кДж/моль
\(\Delta S = -671.4\) Дж/моль·К

4. Реакция: 2H2O(г.) + CH4(г.) = CO2(г.) + 4H2(г)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -393.5\) кДж/моль
\(\Delta S = 69.9\) Дж/моль·К

5. Реакция: CH4(г.) + СО2(г) = 2CO(г) + 2Н2(г)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = 74.8\) кДж/моль
\(\Delta S = -221.6\) Дж/моль·К

6. Реакция: СаО(к) + Р2О5(к) = Са3(РО4)2(к)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -410.9\) кДж/моль
\(\Delta S = -569.6\) Дж/моль·К

7. Реакция: Н2S(г) + CO2(г) = Н2О(г) + COS (г)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -212.0\) кДж/моль
\(\Delta S = -154.0\) Дж/моль·К

8. Реакция: As2O3(к.) + O2(г.) = As2O5(к)
По справочным данным в Приложении 1:
\(\Delta H = -198.3\) кДж/моль
\(\Delta S = -87.6\) Дж/моль·К

Теперь мы можем вычислить энергию Гиббса \(\Delta G\) для каждой реакции при заданных температурах 600 К и 3450 К:
\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\)

1. Реакция FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -396.8 - 600 \cdot (-327.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -396.8 + 196.56\) кДж/моль
\(\Delta G = -200.24\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -396.8 - 3450 \cdot (-327.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -396.8 + 1126.62\) кДж/моль
\(\Delta G = 729.82\) кДж/моль

2. Реакция Zn + ½О2 = ZnO:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -286.7 - 600 \cdot (-43.0 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -286.7 + 25.8\) кДж/моль
\(\Delta G = -260.9\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -286.7 - 3450 \cdot (-43.0 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -286.7 + 148.35\) кДж/моль
\(\Delta G = -138.35\) кДж/моль

3. Реакция Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -231.1 - 600 \cdot (-671.4 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -231.1 + 402.84\) кДж/моль
\(\Delta G = 171.74\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -231.1 - 3450 \cdot (-671.4 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -231.1 + 2313.84\) кДж/моль
\(\Delta G = 2082.74\) кДж/моль

4. Реакция 2H2O + CH4 = CO2 + 4H2:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -393.5 - 600 \cdot (69.9 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -393.5 + 41.94\) кДж/моль
\(\Delta G = -351.56\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -393.5 - 3450 \cdot (69.9 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -393.5 - 240.03\) кДж/моль
\(\Delta G = -633.53\) кДж/моль

5. Реакция CH4 + СО2 = 2CO + 2Н2:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = 74.8 - 600 \cdot (-221.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = 74.8 + 132.96\) кДж/моль
\(\Delta G = 207.76\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = 74.8 - 3450 \cdot (-221.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = 74.8 + 765.12\) кДж/моль
\(\Delta G = 839.92\) кДж/моль

6. Реакция СаО + Р2О5 = Са3(РО4)2:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -410.9 - 600 \cdot (-569.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -410.9 + 341.76\) кДж/моль
\(\Delta G = -69.14\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -410.9 - 3450 \cdot (-569.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -410.9 + 1966.32\) кДж/моль
\(\Delta G = 1555.42\) кДж/моль

7. Реакция Н2S + CO2 = Н2О + COS:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -212.0 - 600 \cdot (-154.0 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -212.0 + 92.4\) кДж/моль
\(\Delta G = -119.6\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -212.0 - 3450 \cdot (-154.0 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -212.0 + 531.3\) кДж/моль
\(\Delta G = 319.3\) кДж/моль

8. Реакция As2O3 + O2 = As2O5:
При температуре 600 К:
\(\Delta G = -198.3 - 600 \cdot (-87.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -198.3 + 52.56\) кДж/моль
\(\Delta G = -145.74\) кДж/моль

При температуре 3450 К:
\(\Delta G = -198.3 - 3450 \cdot (-87.6 \cdot 10^{-3})\) кДж/моль
\(\Delta G = -198.3 + 302.4\) кДж/моль
\(\Delta G = 104.1\) кДж/моль

Итак, мы вычислили энергию Гиббса \(\Delta G\) для каждой реакции при заданных температурах. Если значение \(\Delta G\) для реакции меньше нуля, то реакция протекает при данной температуре. Если значение \(\Delta G\) больше нуля, то реакция не протекает при данной температуре. Давайте рассмотрим результаты:

1. Реакция FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2:
При температуре 600 К: \(\Delta G = -200.24\) кДж/моль, реакция протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = 729.82\) кДж/моль, реакция не протекает

2. Реакция Zn + ½О2 = ZnO:
При температуре 600 К: \(\Delta G = -260.9\) кДж/моль, реакция протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = -138.35\) кДж/моль, реакция протекает

3. Реакция Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O:
При температуре 600 К: \(\Delta G = 171.74\) кДж/моль, реакция не протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = 2082.74\) кДж/моль, реакция не протекает

4. Реакция 2H2O + CH4 = CO2 + 4H2:
При температуре 600 К: \(\Delta G = -351.56\) кДж/моль, реакция протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = -633.53\) кДж/моль, реакция протекает

5. Реакция CH4 + СО2 = 2CO + 2Н2:
При температуре 600 К: \(\Delta G = 207.76\) кДж/моль, реакция не протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = 839.92\) кДж/моль, реакция не протекает

6. Реакция СаО + Р2О5 = Са3(РО4)2:
При температуре 600 К: \(\Delta G = -69.14\) кДж/моль, реакция протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = 1555.42\) кДж/моль, реакция не протекает

7. Реакция Н2S + CO2 = Н2О + COS:
При температуре 600 К: \(\Delta G = -119.6\) кДж/моль, реакция протекает
При температуре 3450 К: \(\Delta G = 319.3\) кДж/моль, ре