Пример 1. Рассчитайте при т = 1230К стандартную энергию Гиббса реакции

Рассчитайте при Т = 1230К стандартную энергию Гиббса реакции

2S0₂(г) + 0(г ) = 2SO₃(г)

для которой ∆Н_r° = -198 кДж и ∆S_r⁰ = -187 Дж/К. Будет ли данная реакция протекать самопроизвольно в закрытой системе при этих условиях?

РЕШЕНИЕ

∆G ⁰₁₂₃₀ = ∆Н° - Т∙∆S_r⁰ = -198-1230 ^. (-0,187) =+32 кДж.

Ответ: стандартная энергия Гиббса реакции при 1230К равна +32 кДж.Данная реакция в закрытой системе при стандартных условиях самопроизвольно протекать не будет, так как ∆G ⁰₁₂₃₀ > 0.

ПРИМЕР 2

Рассчитайте при Т=298К стандартную энергию Гиббса реакции

4FeO(к)+ О₂(г) =2Fе₂0₃(к), если ∆G°₂₉₈ (FeO) = -245 кДж/моль;

∆G°₂₉₈ (Fe₂0₃) = -742кДж/моль.

РЕШЕНИЕ

4FeO(_K),+ 0₂(г) = 2Fe₂0₃(к), ∆G°₂₉₈ =?

Вещество	FeO	O2	Fe2O3
∆Gf°298	кДж/моль	-245		-742
n	моль

∆G°_r = ∆G°_f (Fe₂0₃) - [4 ∆G°_f (FeO) + ∆G°_f (0₂) ] =

= 2(-742) – 4(-245 ) + 0] = -504 кДж.

Ответ: стандартная энергия Гиббса данной реакции при 298К равна -504 кДж.

ПРИМЕР 3

На основании стандартных энтальпий (теплот) образования (см. приложение, таблица 2) и стандартных энтропий (см. приложение, таблица 3) вычислите ∆G°_r реакции, протекающей по уравнению

2 S0₂(г) + 0₂(г) = 2S0₃(г).

При какой температуре наступит равновесие?

РЕШЕНИЕ

2 S0₂(г) + 0₂(г) = 2S0₃(г).

Вещество	SO2	O2	SO3
∆Hf0	кДж/моль	-296,9		-396,1
S0	кДж/(моль∙К)	248,1		-256,4
∆G0f	кДж/моль	-300,2		-370,0
n	моль

Стандартная энтальпия (тепловой эффект) реакции ∆H_r⁰

∆H_r⁰= 2∆H_f⁰ (SО₃)- ∆H_f⁰ (0₂)- 2∆H_f⁰(S0₂) =

= 2(-396,1)-0-2(-296,9) = -198,4 кДж.

Стандартная энтропия реакции S_r⁰

S_r⁰= S⁰ (S0₃) - 2S⁰(S0₂) – S⁰(0₂) =

= 2-256,4 - 2-248,1 - 205 = -188,4 Дж/(К∙моль).

Стандартная энергия Гиббса реакции ∆G°₂₉₈

∆G°₂₉₈ = ∆H_r⁰- Т ∙S_r⁰= -198,4 -298(-0,1884) = -142,26 кДж.

Температура (Т), при которой наступит равновесие:

T= ∆Н⁰_r / ∆S⁰_r = - 198,4 / (- 0,1884) =1053,08K

Ответ: стандартная энергия Гиббса реакции -142,26 кДж;

температура, при которой наступит равновесие 1053,08 К.

ПРИМЕР 4

Возможна ли реакция восстановления Fe₂0₃ углеродом при температурах 500 и 1000 К?

Fe₂0₃(_K) + 3C(к)=2Fe(к)+3CO(г); ∆H_r⁰=490,54кДж

РЕШЕНИЕ

Стандартная энтропия реакции ∆S_r⁰

∆S_r⁰ =3 S⁰ (CO) ₊ 2 S⁰(Fe)- S⁰ (Fe₂0₃)- 3S⁰ (C) =

= 3∙197,91 + 2∙27,2 - 89,96 - 3∙5,69 = 541 Дж/(К∙моль).

Энергия Гиббса при 500 и 1000К:

∆G°₅₀₀ = ∆H_r⁰ - Т∙∆S_r⁰ = 490,54 – 500 ^. 0,541 = +219,99 кДж;

∆G°₁₀₀₀ = 490,54 – 1000 ^. 0,541 = -50,56 кДж.

Ответ: восстановление возможно при 1000К (∆G°₁₀₀₀ <0) и невозможно при 500 К (∆G°₅₀₀ >0).