Энтропия. Термодинамические потенциалы. Условия протекания химически процессов. Условия равновесия

126. Подсчитав ∆S⁰ реакций, определите, какая из двух реакций термодинамически возможна:

FeO + CO = Fe + CO₂; FeO + H₂ = Fe + H₂O_(г).

127. По известным значениям стандартной энтропии для приведенных ниже реакций определите, какие из этих реакций являются термодинамически возмож­ными в изолированой системе:

а) CS_2(ж) + 3O_2(г) = CO_2(г) + 2SO_2(г);

б) А1₂(SO₄)_3(к) = А1₂О_3(к) + 3SO_3(г).

128. Энтропия реакции зависит не столько от химической индивидуальности реагентов и продуктов, сколько от агрегатного состояния веществ и их количеств, участвующих в реакции. Укажите, какое значение (>0,<0) имеет стандартная энтропия реакций:

а) 2О_3(г) = 2О_2(г);

б) SO_2(г) + 2H₂S_(г) = 2S_(т) + 2Н₂О_(ж);

в) J_2(г) = 2J_(г).

Подтвердите Ваш ответ расчетом с использованием справочных данных.

129. В изолированной системе протекают следующие про­цессы:

3Fe_(т) + 4Н₂О_(г) = 4Н_2(г) + Fe₃O₄.

На основании определенного значения ∆S укажите направление реакции.

130. Вычислите значение ∆Н , ∆G , ∆S для про­цесса МеСО_3(к) МеО_(к) + СО_2(г) и составьте ряд термической стабильности карбонатов MgCO₃, BaCO₃, CaCO₃. Как влияет на течение этих процессов температура?

131. В каком направлении будет протекать реакция:

Fe₂O_3(k) + 3H_2(г) = 3H₂O_(г) + Fe_(k).

132. Как ведет себя магний в атмосфере кислорода, угле­кислого газа, паров воды? Ответ подтвердите рас­четами.

133. Вычислите ∆Н⁰, ∆S⁰, ∆G реакции, протекающей по уравнению

TiO_2(k) + 2C_(k) = Ti_(k) + 2CO_(г).

Возможна ли реакция восстановления TiО₂ углеродом при температурах 1000 и 3000 К?

134. Определите, при какой температуре начинается реак­ция восстановления Fe₃O₄, протекающая по уравне­нию: Fe₃O_4(k) + 4CO_(г) = 3Fe_(k) + 4CO_2(г);

∆Н = +34,55 кДж.

135. Тепловой эффект и изменение энергии Гиббса при 25⁰С для реакции

СО_2(г) + 4Н_2(г) = СН_4(г) + 2Н₂О_(ж)

соответственно равны –253,02 кДж моль^–1; –130,1 кДж моль^–1. Определите ∆S⁰ для этой реакции.

136. Установите возможность или невозможность самопро­извольного протекания реакции при температуре 298 К: СО_2(г) СО_(г) + ¹/₂O_2(г).

137. Установите возможность самопроизвольного протека­ния реакции ВаО + СO₂ = BaСO₃ при температуре 298 К.

138. Установите возможность самопроизвольной реакции разложения сульфатных соединений CaSO₄ CaO + SO₃; CaSO₄ CaO + SO₂ + ¹/₂O₂.

139. Образование какого оксида СО или СО₂ - наиболее вероятно при сгорании угля. При ответе используйте данные ∆Н⁰, ∆S⁰, ∆G⁰.

140. Вычислите ∆G окисления аммиака кислородом с образованием NO или N₂. Какой из этих процессов наиболее вероятен при сжигании аммиака?

141. Определите S⁰, в следующих реакциях:

2С_{(ГРАФИТ)} + Н_{2 (Г)} С₂Н_{2 (Г)},

А1 _(К) + Сr₂O_{3 (К)} Cr + A1₂O_{3 (К)},

2С_{(ГРАФИТ)} + СО_{2 (Г)} 2СО_{2 (Г)}.

Возможны ли реакции при стандартных условиях?

142. Подсчитав ∆S⁰, ∆G⁰ реакций, определите, какая из двух реакций термодинамически возможна:

FeO + CO = Fe + CO₂, FeO + H₂ = Fe + H₂O _(Г).

143. В ракетных двигателях можно использовать реакции

Н_{2 (Г)} + F₂ = 2HF_(Г); Н_{2 (Г)} + O₂ = 2H₂O_(Г).

Рассчитать изменение энтропии и ∆G⁰ при стандарт­ных условиях для каждой из реакций и сравнить такие смеси по их эффективности. С учетом получен­ных данных и свойств начальных и конечных продук­тов оценить перспективность использования каждой смеси.

144. По уравнению реакции 4FeO _(Т) + O_{2 (Г)} = 2Fe₂O_{3 (Т)}; ∆S = –259 Дж/К, рассчитайте стандартную энтропию оксида железа (III).

145. Рассчитайте стандартную энтропию реакции образова­ния оксида железа (III) из простых веществ по сле­дующим данным:

(I) 2Fe _(Т) + O_{2 (Г)} = 2FeO _(Т), ∆S = –145 Дж/К;

(II) 4FeO _(Т) + O_{2 (Г)} = 2Fe₂O_{3 (Т)}, ∆S = –259 Дж/К.

Определить ∆G⁰ при стандартных условиях.

146. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

a) 2ZnS _(Т) + 3O_{2 (Г)} = 2ZnO _(Т) + 2SO_{2 (Г)};

б) Аl₂(SO₄)_{3 (Т)} = Al₂O_{3 (Т)} + 3SO_{3 (Г)};

в) 2AgNO_{3 (Т)} = 2Ag _(Т) + 2NO_{2 (Г)} + O_{2 (Г)};

будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях.

147. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

а) 4H₂O_(Г) + 3Fe_(Т) = 4H_{2 (Г)} + Fe₃O_4(Т);

б) 3Fe₂O_3(Т) + CO_(Г) = 2Fe₃O_{4 (Т)} + CO_{2 (Г)};

г) 3Fe₂O_3(Т) + Н_2(Г) = 2Fe₃O_4(Т) + H₂O_(Г); будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях. Сделайте вывод о возможности протекания реакции.

148. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

а) 2PbS _(Т) + 3O_{2 (Г)} = 2PbO _(Т) + 2SO_{2 (Г)};

б) CuCl_{2 (Т)} + H₂O _(Г) = CuO _(Т) + 2HСl _(Г)

будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях.

149. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите ∆G⁰ реакции, протекающей по уравнению NH_{3 (Г)} + HСl _(Г) = NH₄Cl _(К). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти само­произвольно?

150. При какой температуре наступит равновесие системы СО_(Г) + 2Н_2(Г) СН₃ОН_(Г); ∆H = –128,05 кДж?

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

151. Начальные концентрации веществ, участвующих в реакции СО + Н₂О СО₂ + Н₂ были равны: СО = 0,3; Н₂О = 0,4; СО₂ = 0,4; Н₂ = 0,05. Каковы концентрации всех веществ в момент, когда прореаги­ровала ¹/₂ оксида углерода?

152. Начальные концентрации веществ, участвующих в реакции N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃, равны (моль л^–1): N₂ = 0,2; H₂ = 0,3; NH₃ = 0. Каковы концентрации азота и водорода в момент, когда концентрация ам­миака составит 0,1 моль л^–1?

153. Написать выражение скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе по схеме А + 2В = С, и определить, во сколько раз увеличится скорость реакции, если:

а) концентрация А увеличится в 2 раза;

б) концентрация В увеличится в 2 раза;

в) концентрация А и В увеличится в 2 раза.

154. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO₂ по реакции 2NO + O₂ = 2NO₂ возросла в 1000 раз?

155. Реакция между веществами А и В выражается урав­нением 2А + В ↔2С. Начальная концентрация вещества А равна 0,3 моль л^–1, а вещества В – 0,5 моль л^–1. Константа скорости реакции равна 0,8 л² моль^–2 мин^–1. Рассчитайте начальную ско­рость прямой реакции и скорость по истечении неко­торого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,1 моль.

156. Реакция идет по уравнению 2NO + O₂ ↔ 2NO₂. Начальные концентрации реагирующих веществ были (моль л^–1): С_NO= 0,8; С_О = 0,6. Как изменится скорость реакции, если концентрацию кислорода уве­личить до 0,9 моль л^–1; а концентрацию оксида азота до 1,2 моль л^–1?

157. Чему равна скорость химической реакции, если кон­центрация одного из реагирующих веществ в на­чальный момент была равна 1,2 моль л^–1, а через 50 мин стала равной 0,3 моль л^–1?

158. При взаимодействии SO₂ и О₂ концентрация послед­него уменьшилась за 1 ч на 0,25 моль л^–1. Как изме­нится при этом концентрация SO₂ и чему равна средняя скорость реакции?

159. На сколько градусов следует повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 8 раз (γ = 2)?

160. При повышении температуры на 60⁰ скорость реакции увеличилась в 4000 раз. Вычислить γ.

161. При повышении температуры на 42⁰ скорость реакции увеличилась в 320 раз. Вычислить γ.

162. При повышении температуры на 20⁰ скорость реакции возросла в 9 раз. Чему равен температурный коэффи­циент этой реакции?

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ