Ac = с(С 3Н 8 г ) - с(С 3Н 6 г ) - c(H 2,r) = (-94,48 + 47,60 + 0,81)-10'6=
= -46,07-10"6 Подставив Да, ДЬ и Дс в (1), получим:
A,.HQ = -1 2 4 2 6 0 + 3 8 ,9 3 -2 9 8 --- 3- - - - 2982 + 46’07: 10 2983 =
= -115909 Дж-моль-I
б) По закону Гесса определяем A rG 298 :
A,.G?98 = AG298(C3H8r) - AG2°98(C3H6>r) = -23530 - 62700 = -86230
Дж-моль-1 |
|
|
|
Расчёт константы I |
осуществляется по формуле: |
- 86230+38,93 • 2981п298 - |
• 10"3 • 2982 + |
6 |
• 10' 6 • 2983 + 298/1 |
|
2 |
|
|
/= -110,62 |
|
|
Общее уравнение для зависимости ArG = |
G(T) имеет вид: |
ArG® = -115909 + 38,93Г In Т - 41,175 • 10_3Г2 + 7,68 • 10“6Г3 -110,62Т
О
3. а) Расчёт AHQ для реакции
2AsTB + ЗС12г = 2AsCl3
или
Asтв 4- С12>г —AsCl3 осуществляется по формуле Кирхгофа:
где
Да = a (A s a 3 j)- a (A s TB) - 2 a (C l2>r) =
82,09 - 23,28 - 1 • 37,03 = 3,265;
bb **(AsCl3,r) MAsTB) |
b(Cl2>r) |
'l,0-5,74-|-0,67 10'3 = -5,745-10"
Ac= c(AsCl3>r) c(A sTB) ^ |
2,r) |
^ 5)94+1 • 2,85j • 105 = -1,665 • 105
Подставляем численные величины:
- 270340= ArHg + 3,265 • 298 - |
• 10~3 • 2982 + 1,6^ -°--• |
откуда получаем константу:
Ar#0 = -271616 Дж моль-1
Изменение энергии Гиббса определяется по формуле:
ArGj = АГН§ - АаТ In Т - — Г2 - |
+ |
IT |
г 1 |
1 и |
|
2 |
2 Т |
|
Подставляем значения коэффициентов: |
|
|
|
|
|
-3 |
|
5 |
-258040 = -271616 - 3,265• 298In298+ -- |
?4— -0---- 2982 +l , 1’665 f°. + 298• 1, |
Откуда константа / равна |
2 |
2 |
298 |
|
|
|
|
|
1 = 6 2,36- |
|
|
Зависимость A G j |
= G ( T ) |
будет иметь вид: |
|
ДrGj = -2 7 1 6 1 6 - |
3 ,2 6 5 • 7 |
In Т + 2 ,8 7 2 • 1(Г 3 Г 2 + Р :83??,’10.. + 62, 3 6 . т |
Изменение энтропии определится по формуле:
ЗДГС® ^
= - A r s £ |
= -3 ,2 7 - 3,27 In Т + 2 • 2,872 • 10~3 7 - ° ’8323‘10 + 62,36 • |
Ьт |
Т2 |
При Г= 298 К имеем: |
- |
1I/-I |
А г^298,/; =41,27 Дж-моль"'-К |
По табличным данным Aj-iS равно:
д А , / > = - 41-26
Совпадение убыли энтропии, рассчитанной двумя методами, хорошее. Убыль энтропии определяет, что система из менее
упорядоченного состояния за счёт химической реакции синтеза ASCI3
переходит в более упорядоченное состояние. В этом сущность негэнтропии.
7.7. Расчёт ArGj по приведенным значениям энтальпий и
приведенным энергиям Гиббса
7.7.1.Решение задач
1.Расчёт изменения энергии Гиббса при стандартных условиях для реакции:
СО + 2Н2= СНдОН
проводится по формуле:
|
|
|
|
( г |
о |
„ о |
Л |
+ АГЩо. |
|
|
|
|
|
|
ArG? = 7А Г u |
j ~ |
t i j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
J |
|
|
|
|
По данным табл. |
7.2,т.1,стр.241 |
рассчитываем |
приведённую |
энергию Гиббса: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rjO^ |
( г 0 Н0} |
|
' г 0 |
1£/0 ^ |
|
^ 0 |
|
гj0^ |
Lrj*“ t l j |
|
L/j’ ~ flj' |
|
|
иу1 |
“• it т |
-2 |
Uj —ttj |
Дг , т |
J |
\ |
т |
)СНаОН,г_ |
v |
|
т |
\ |
т |
;-'lb,г |
|
|
|
ХО,г |
|
|
Д Х =дХ(сн3онг) - Д гЯ^(СОг) - 2Д , Н ^(Н 2,Г)
Для Т = 298 К имеем:
( г 0 |
„ ( П |
VJ JI |
r i j |
|
- I T/--I |
|
= -201,34 +168,47 + 2 • 102,17 = 171,47 Дж-моль -К |
АГН$ =-191100+ 113810+ 0 = -76290 Дж-моль-1
ArG298 = 298 171,47 “ 76290 = “25191 Джмоль~‘
По табличным данным A rG 29g равно:
Дгс298 =~162380 + 137150 + 0 = "25230 Дж‘моль
Совпадение Л г£?298»рассчитанных двумя методами, хорошее.
Процесс синтеза метанола можно отнести к самопроизвольному
типу.
2. Расчёт изменения энергии Гиббса проводится по формуле:
|
Г 0 |
ттОЛ |
A rG® = ТАГ |
Lrj* ~~ t t ' j ' |
о |
|
|
+ А ТЩ. |
V |
|
* |
у |
По данным табл. 7.2,т1,стр.241 рассчитываем приведённую энергию Гиббса и изменение энтальпий:
Г 0 |
„О' |
V 0 |
г/0 |
U j4 |
~~ П.'р |
и у |
~ Л р |
'С6Н6,г
= Д гЯ § (С 6Н 5С 2Н 51Г) - Д гЯ 0° (С 6О 6,г) “ 2Д , я £ ( С 2Н 4>г)
Для Г=298 К: |
|
о - |
“ 0 ' |
_ -285,520 + 184,000 + 221,430 = 119,910; |
А \ЯЬМт |
|
|
298 |
|
(а гЯ о |^98 = |
58220 - 60780 - 100410 = -102970. |
Для Т= 500 К: |
-333,260 + 204,020 + 252,080 = 122,840. |
L/j- —tl'f |
Аг |
|
|
Т= 700 К |
/5 0 0 |
|
|
|
( г о |
„ о \ |
-376,980 + 219,730 + 280,640 = 123,390. |
UJ- |
~ п-р |
Д |
|
|
Т= 800 К: |
/700 |
|
|
гГ‘° |
t/О ^ |
-397,740 + 226,790 + 294,340 = 123,39. |
и у |
_ п у |
Лг
/700
По формуле:
ArG? =ТД,. ' ° “ - ^ | + д гя §
рассчитываем энергию Гиббса:
A rG298 = 298-119,910- 102970 = -67236 Дж-моль-1
A rG 5°oo = 500-122,84- 102970 = -41550 Дж-моль"1
AfGyoo = 700-123,39- 102970 = -16597 Дж-моль-1
ArGg0o = 800-123,39 - 102970 = -4258 Дж-моль"1
0
По табличным данным A rG 29g для реакции синтеза
этилбензола равно:
Д гС 298 = 119650 “ 129680 - 68140 = -78170
Дж-моль-1
Совпадение A rG298 >рассчитанных двумя методами,
удовлетворительное.
Реакция относится к самопроизвольно протекающим. С повышением температуры до 800 К тип реакции не меняется, величина
A rG ? - повышается.
3.Изменение приведённой энергии Гиббса и энтальпии для реакции:
Н—С7 Н 16 г = С 3Н 6 г + Н — С^Ндо^
равно: |
|
|
|
|
|
^ |
'0 |
|
тгО ^ |
|
KJj' |
|
— r i j |
-221,47 - 244,88 + 320,94 = -145,41 Дж-моль- |
Аг |
|
|
|
= |
V |
|
|
|
/298 |
|
^ |
|
|
т т 0 ^ |
|
L r j |
|
—12 |
^ |
-248,22 - 284,14 + 386,10 = -146,26 Дж-моль-I |
|
|
|
|
= |
V |
|
|
|
/5 0 0 |
|
( п |
ъ |
тгО Л |
|
L J J |
- |
— n |
j |
-270,36 - 317,64 + 442,40 = -145,6 Дж-моль" |
А г |
|
|
|
= |
\/700
7.8. Линейная зависимость изменения энергии Гиббса от температуры
7.8.1. Решение задач
1. Опытные |
данные по |
,0 |
образования |
метана из |
зависимости A f G j |
простых веществ от температуры представлены ниже: |
|
Т, К |
298 |
500 |
600 |
700 |
д "'О |
|
|
|
|
a f ° Т ’ |
-50858 |
-34595 |
-26544 |
-18493 |
Дж-моль 1 |
|
|
|
|
По опытным данным строим график, приведённый на рис. 7.1. Этот график можно представить уравнением:
,0
A fGr=a + bT
Рис. 7.1. Зависимость
ДfG®
образования метана из простых веществ от температур ы.
По тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс рассчитываем коэффициент Ь:
