Նավթի վերամշակման գործընթացներում բարդ ռեակցիաների տարբեր ուղղությունների թերմոդինամիկական հավանականությունը: Քիմիական կինետիկա Քիմիական ռեակցիաների առաջացման հավանականությունը
201. Ո՞ր ուղղությամբ, ստանդարտ պայմաններում, կշարունակվի արձագանքը N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g): Աջակցեք ձեր պատասխանին հաշվարկներով:
202. Հաշվե՛ք Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը 1000 K-ում, եթե ∆ r Ն° 298 = 131,3 կՋ, իսկ ∆ r Ս° 298 \u003d 133,6 J / K (ջերմաստիճանի ազդեցություն Տվրա ∆ Հև ∆ Սանտեսում):
203. Հաշվել ∆ r Գ° 298 համակարգեր PbO 2 + Pb = 2PbO, հիմնված ∆ r Ն° 298 և ∆ r Ս° 298 ռեակտիվներ: Որոշեք, արդյոք այս ռեակցիան հնարավոր է:
204. Որոշեք, թե որ ուղղությամբ կշարունակվի Fe 2 O 3 (c) + 3H 2 \u003d \u003d Fe (c) + 3H 2 O (g) ռեակցիան ինքնաբերաբար ստանդարտ պայմաններում:
205. Հաշվեք Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը և որոշեք ածխածնի հետ քրոմի (III) օքսիդը 1500 K ջերմաստիճանում նվազեցնելու հնարավորությունը՝ ըստ Cr 2 O 3 (t) + 3C (t) \u003d 2Cr (t) + 3CO (g) .
206. Վոլֆրամը ստացվում է վոլֆրամի (IV) օքսիդի ջրածնի վերականգնմամբ։ Որոշեք, որ այս ռեակցիան տեղի կունենա 500 և 1000 ° C ջերմաստիճանում, ըստ WO 3 (t) + 3H 2 (g) \u003d W (t) + 3H 2 O (գ) ռեակցիայի:
207. Հաշվեք Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը և որոշեք այս ռեակցիայի հավանականությունը ստանդարտ պայմաններում CO (g) + H 2 O (l) \u003d CO 2 (g) + H 2 (g):
208. Հաշվեք Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը և որոշեք պղնձի (II) օքսիդի տարրալուծման ռեակցիայի հնարավորությունը 400 և 1500 Կ ջերմաստիճանում ըստ 4CuO (t) \u003d 2Cu 2 O (t) + O 2 (գ) ռեակցիայի:
209. Որոշեք հավասար հավանական ռեակցիայի ջերմաստիճանը առաջ և հակառակ ուղղություններով, եթե ∆ r Ն° 298 = = 38 կՋ, և ∆ r Ս° 298 = 207 J/K:
210. Հաշվել ∆ r Գ° 298 և ∆ r Գ° 1000 H 2 O (գ) + + C (գ) \u003d CO (գ) + H 2 (գ) ռեակցիայի համար: Ինչպե՞ս է ջերմաստիճանը ազդում առաջընթաց ուղղությամբ ընթացքի թերմոդինամիկական հավանականության վրա:
211. Հետևյալ ռեակցիաներից ո՞րն է թերմոդինամիկորեն ավելի հավանական. 1) N 2 + O 2 \u003d 2NO կամ 2) N 2 + 2O 2 \u003d 2NO 2: Աջակցեք ձեր պատասխանին հաշվարկներով:
212. Որոշի՛ր ∆ նշանը r Գ° 298, առանց հաշվարկների դիմելու, ռեակցիայի համար CaO (t) + CO 2 (g) \u003d CaCO 3 (t), ∆ r Ն° 298 \u003d -178,1 կՋ / մոլ: Բացատրե՛ք պատասխանը։
213. Որոշի՛ր ∆ նշանը r Գ° 298 մարդու մարմնում սախարոզայի յուրացման գործընթացի համար, որը վերածվում է դրա օքսիդացման C 12 H 22 O 11 (ներ) + 12O 2 (գ) \u003d 12CO 2 (գ) + 11H 2 O (գ):
214. Ստուգեք, արդյոք վտանգ կա, որ բժշկության մեջ որպես թմրամիջոց օգտագործվող ազոտի օքսիդը (I) օդի թթվածնով օքսիդացվելու է շատ թունավոր ազոտի օքսիդի (II)՝ համաձայն 2N 2 O (g) + O 2 (g) ռեակցիայի։ ) \u003d 4NO (G) .
215. Գլիցերինը նյութափոխանակության արգասիքներից է, որն օրգանիզմում վերջնականապես վերածվում է CO 2 (գ) և H 2 O (գ): Հաշվել ∆ r Գ° 298 գլիցերինի օքսիդացման ռեակցիա, եթե ∆ զ Գ° 298 (C 3 H 8 O 3) = = 480 կՋ / մոլ:
216. Հաշվեք Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը ֆոտոսինթեզի ռեակցիայի համար 6CO 2 (գ) + 6H 2 O (գ) \u003d C 6 H 12 O 6 (լուծույթ) + 6O 2 (գ):
217. Որոշեք այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում ∆ r Գ° T \u003d 0, ռեակցիայի համար H 2 O (g) + CO (g) \u003d CO 2 (g) + H 2 (g):
218. Հաշվել թերմոդինամիկական բնութագրերը ∆ r Ն° 298 , ∆ r Ս° 298 , ∆ r Գ° 298 ռեակցիաներ 2NO (g) \u003d N 2 O 4 (գ): Եզրակացություն ձևակերպել 0 ջերմաստիճանում ռեակցիայի հնարավորության մասին; 25 և 100 °C, հաստատեք այն հաշվարկով:
219. Հնարավո՞ր է 3Fe 2 O 3 (c) + H 2 (g) \u003d 2Fe 3 O 4 (c) \u003d H 2 O (g) ռեակցիան: Աջակցեք ձեր պատասխանին հաշվարկներով:
220. Հաշվե՛ք ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը 980 Կ-ում, եթե ∆ r Ն° 298 = 243,2 կՋ, իսկ ∆ r Ս° 298 = 195,6 J/K (ջերմաստիճանի ազդեցությունը ∆ Հև ∆ Սանտեսում):
221. Հաշվել ∆ r Գ° 298 և ∆ r Գ° 1000 ռեակցիայի համար
Fe 2 O 3 (c) + 3CO (գ) \u003d 2 Fe (c) + 3CO 2 (գ)
Ինչպե՞ս է ջերմաստիճանը ազդում առաջընթաց ուղղությամբ ընթացքի թերմոդինամիկական հավանականության վրա:
222. Կալցիումի կարբիդի փոխազդեցությունը ջրի հետ նկարագրվում է երկու հավասարումներով.
ա) CaC 2 + 2H 2 O \u003d CaCO 3 + C 2 H 2; բ) CaC 2 + 5H 2 O \u003d CaCO 3 + 5H 2 + CO 2:
Ո՞ր ռեակցիան է թերմոդինամիկորեն ավելի նախընտրելի: Բացատրեք հաշվարկի արդյունքները:
223. Որոշեք SO 2 + 2H 2 \u003d S cr + 2H 2 O ռեակցիայի ինքնաբուխ հոսքի ուղղությունը ստանդարտ պայմաններում:
224. Հաշվարկեք ZnS + 3 / 2O 2 \u003d ZnO + SO 2 ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը 298 և 500 Կ.
225. Որոշեք ինքնաբուխ ռեակցիայի ուղղությունը
NH 4 Cl (c) + NaOH (c) \u003d NaCl (c) + H 2 O (գ) + NH 3 (գ):
ստանդարտ պայմաններում
Քիմիական ռեակցիաների արագությունը
226. Որոշեք, թե քանի անգամ կփոխվի 4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2 միատարր գազի ռեակցիայի արագությունը, եթե համակարգում ընդհանուր ճնշումը մեծացվի 3 անգամ:
227. Ռեակցիայի արագությունը՝ 2NO + O 2 → 2NO 2 NO և O 2 կոնցենտրացիաներում 0,6 մոլ/դմ 3 հավասար է 0,18 մոլ/(դմ 3 · րոպե): Հաշվեք ռեակցիայի արագության հաստատունը:
228. Քանի՞ անգամ պետք է ավելացնել CO-ի կոնցենտրացիան համակարգում, որպեսզի 2CO → CO 2 + C (tv) ռեակցիայի արագությունը 4 անգամ մեծացվի:
229. Ռեակցիան ընթանում է N 2 + O 2 → 2NO հավասարման համաձայն։ Ազոտի և թթվածնի նախնական կոնցենտրացիաները կազմում են 0,049 և 0,01 մոլ/դմ 3: Հաշվե՛ք նյութերի կոնցենտրացիաները, երբ համակարգում առաջանում է 0,005 մոլ NO:
230. A և B նյութերի միջև ռեակցիան ընթանում է ըստ 2A + B \u003d C հավասարման: A նյութի կոնցենտրացիան 6 մոլ / լ է, իսկ B նյութը 5 մոլ / լ է: Ռեակցիայի արագության հաստատունը 0,5 լ/(մոլ վ) է։ Հաշվե՛ք ռեակցիայի արագությունը սկզբնական պահին և այն պահին, երբ ռեակցիայի խառնուրդում մնում է B նյութի 45%-ը։
231. Քանի՞ աստիճան պետք է բարձրացնել ջերմաստիճանը, որպեսզի ռեակցիայի արագությունը 90 անգամ մեծանա: Van't Hoff ջերմաստիճանի գործակիցը 2,7 է:
232. Ջրածնի յոդի տարրալուծման ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը ըստ 2HI \u003d H 2 + I 2 ռեակցիայի 2 է: Հաշվեք այս ռեակցիայի արագության հաստատունը 684 Կ-ում, եթե 629 Կ-ում արագության հաստատունը 8,9 10 է. 5 լ / (մոլ ս):
233. Որոշեք ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, եթե ռեակցիան դանդաղել է 25 անգամ, երբ ջերմաստիճանը իջեցվել է 45 °-ով:
234. Հաշվե՛ք, թե ռեակցիան ինչ ջերմաստիճանում կավարտվի 45 րոպեում, եթե 293 Կ-ում դրա համար պահանջվում է 3 ժամ։ Վերցրեք ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, որը հավասար է 3,2-ի:
235. Հաշվե՛ք ռեակցիայի արագության հաստատունը 680 Կ-ում, եթե 630 Կ-ում այս ռեակցիայի արագության հաստատունը 8,9 -5 մոլ/(դմ 3 վ) է, իսկ γ = 2։
236. Ռեակցիայի արագության հաստատունը 9,4 °C-ում 2,37 րոպե -1 է, իսկ 14,4 °C ջերմաստիճանում այն 3,204 րոպե -1 է: Հաշվեք ռեակցիայի արագության ակտիվացման էներգիան և ջերմաստիճանի գործակիցը:
237. Հաշվե՛ք, թե քանի աստիճանով է անհրաժեշտ ջերմաստիճանը բարձրացնել ռեակցիայի արագությունը 50 և 100 անգամ մեծացնելու համար, եթե ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 3 է։
238. 393 K-ում ռեակցիան ավարտվում է 18 րոպեում: Ո՞ր ժամանակային միջակայքից հետո այս ռեակցիան կավարտվի 453 Կ-ով, եթե ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանային գործակիցը 3 է:
239. CO + H 2 O (գ) → CO 2 + H 2 ռեակցիայի ռեակտիվների սկզբնական կոնցենտրացիաները հավասար էին (մոլ / դմ 3). \u003d 0,8; = 0,9; = 0,7; = 0,5. Որոշեք ռեակցիայի բոլոր մասնակիցների կոնցենտրացիաները ջրածնի կոնցենտրացիան 10%-ով աճելուց հետո։
240. A և B նյութերի ռեակցիան արտահայտվում է A + 2B → C հավասարմամբ: Նյութի սկզբնական կոնցենտրացիաներն են՝ [A] = 0,03 մոլ/լ; [B] = 0,05 մոլ/լ: Ռեակցիայի արագության հաստատունը 0,4 է: Որոշեք ռեակցիայի սկզբնական արագությունը և ռեակցիայի արագությունը որոշ ժամանակ անց, երբ A նյութի կոնցենտրացիան նվազում է 0,01 մոլ/լ-ով:
241. CO + Cl 2 = COCl 2 համակարգում կոնցենտրացիան բարձրացվել է 0,03-ից մինչև 0,12 մոլ/լ, իսկ քլորի կոնցենտրացիան՝ 0,02-ից մինչև 0,06 մոլ/լ: Որքա՞ն է մեծացել առաջընթացի ռեակցիայի արագությունը:
242. Քանի՞ անգամ կփոխվի 2A + B → A 2 B ռեակցիայի արագությունը, եթե A նյութի կոնցենտրացիան կրկնապատկվի, իսկ B նյութի կոնցենտրացիան կրճատվի 2 անգամ:
243. Նովոկաինի ո՞ր մասնաբաժինը (%) կքայքայվի 293 Կ-ում պահպանման 10 օրվա ընթացքում, եթե 313 Կ-ում նովոկաինի հիդրոլիզի արագության հաստատունը 1 10 -5 օր է -1, իսկ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան՝ 55,2 կՋ/մոլ։ ?
244. 36 °C-ում պենիցիլինի տարրալուծման արագության հաստատունը կազմում է 6·10 -6 s -1, իսկ 41 °C ջերմաստիճանում 1,2·10 -5 s -1: Հաշվե՛ք ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցը:
245. Քանի՞ անգամ կաճի 298 Կ-ում տեղի ունեցող ռեակցիայի արագությունը, եթե ակտիվացման էներգիան կրճատվի 4 կՋ/մոլով:
246. Հաշվեք ջրածնի պերօքսիդի քայքայման ռեակցիայի արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը (γ) 25 °C - 55 °C ջերմաստիճանային տիրույթում. Ե ա= 75,4 կՋ/մոլ:
247. Ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծումը թթվածնի ձևավորմամբ 0,045 M KOH լուծույթում 22 ° C ջերմաստիճանում տեղի է ունենում որպես առաջին կարգի ռեակցիա, որի կես կյանքը τ 1/2 = 584 րոպե է: 0,090 M KOH լուծույթի և 0,042 M H 2 O 2 լուծույթի և մեկ ժամից հետո լուծույթում մնացած ջրածնի պերօքսիդի քանակությունը խառնելուց հետո հաշվարկել ռեակցիայի արագությունը սկզբնական ժամանակում:
248. Ջերմաստիճանի 27,8 °C-ով բարձրացման դեպքում ռեակցիայի արագությունն ավելացել է 6,9 անգամ։ Հաշվե՛ք ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը և այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան 300 Կ.
249. Ինչ-որ առաջին կարգի ռեակցիայի դեպքում նյութի կիսատ կյանքը 351 Կ-ում 411 րոպե է: Ակտիվացման էներգիան 200 կՋ/մոլ է։ Հաշվե՛ք, թե որքան ժամանակ կպահանջվի 402 Կ-ում նյութի սկզբնական քանակի 75%-ը քայքայելու համար։
250. Որոշակի ռեակցիայի արագության հաստատունները 25 և 60 °C ջերմաստիճանում համապատասխանաբար 1,4 և 9,9 րոպե -1 են։ Հաշվե՛ք այս ռեակցիայի արագության հաստատունները 20 և 75°C ջերմաստիճանում:
Քիմիական հավասարակշռություն
251. A + B = C + D ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը հավասար է մեկի: Սկզբնական կոնցենտրացիան [A] = 0,02 մոլ/լ: Ա նյութի քանի՞ տոկոսն է փոխակերպվում, եթե սկզբնական կոնցենտրացիաները [B] = 0,02; 0.1; 0,2 մոլ/լ.
252. Ամոնիակ ստանալու համար ռեակցիոն խառնուրդում ազոտի և ջրածնի նախնական կոնցենտրացիաները եղել են համապատասխանաբար 4 և 10 մոլ/DM 3: Հաշվեք բաղադրիչների հավասարակշռության կոնցենտրացիաները խառնուրդում, եթե ազոտի 50%-ը արձագանքել է մինչև հավասարակշռության հասնելը:
253. Հետադարձելի ռեակցիան ընթանում է A + B ↔ C + D հավասարման համաձայն: Խառնուրդում յուրաքանչյուր նյութի սկզբնական կոնցենտրացիան 1 մոլ/լ է: Հավասարակշռության հաստատումից հետո C բաղադրիչի կոնցենտրացիան 1,5 մոլ/դմ 3 է: Հաշվե՛ք այս ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը:
254. Որոշեք NO-ի և O 2-ի սկզբնական կոնցենտրացիաները և 2NO + O 2 ↔ 2NO 2 շրջելի ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը, եթե հավասարակշռությունը հաստատված է ռեակտիվների հետևյալ կոնցենտրացիաներում՝ մոլ/դմ 3. = 0,12; = 0,48; = 0,24:
255. Ո՞ր ուղղությամբ կփոխվի քիմիական հավասարակշռությունը 2NO 2 ↔ NO + O 2 համակարգում, եթե յուրաքանչյուր բաղադրիչի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները կրճատվեն 3 անգամ:
256. Քանի՞ անգամ կնվազի հավասարակշռությունը մասնակի ճնշումջրածինը N 2 + 3H 2 ↔ 2 NH 3 ռեակցիայի ժամանակ, եթե ազոտի ճնշումը կրկնապատկվի.
257. Համակարգում 2NO 2 ↔ N 2 O 4 60 ° C և ստանդարտ ճնշման պայմաններում հավասարակշռություն է հաստատվել: Քանի՞ անգամ պետք է ծավալը կրճատել ճնշումը կրկնապատկելու համար:
258. Ո՞ր ուղղությամբ կփոխվի հավասարակշռությունը, երբ համակարգի ջերմաստիճանը մեծանա.
1) COCl 2 ↔ CO + Cl 2; ∆ r Ն° 298 = -113 կՋ / մոլ
2) 2СО ↔ CO 2 +С; ∆ r Ն° 298 = -171 կՋ / մոլ
3) 2SO 3 ↔ 2SO 2 + O 2; ∆ r Ն° 298 = -192 կՋ / մոլ.
Բացատրե՛ք պատասխանը։
259. AB (g) ↔ A (g) + B (g) ռեակցիան ընթանում է փակ անոթում։ Ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը 0,04 է, իսկ B նյութի հավասարակշռության կոնցենտրացիան՝ 0,02 մոլ/լ։ Որոշեք AB նյութի սկզբնական կոնցենտրացիան: AB նյութի քանի՞ տոկոսն է քայքայվել:
260. Երբ ամոնիակը օքսիդացվում է թթվածնով, հնարավոր է ազոտի և ազոտի տարբեր օքսիդների առաջացում։ Գրեք ռեակցիայի հավասարումը և քննարկեք ճնշման ազդեցությունը ռեակցիաների հավասարակշռության տեղաշարժի վրա՝ ա) N 2 O-ի ձևավորմամբ. բ) NO 2.
261. Ո՞ր ուղղությամբ կփոխվի C (tv) + H 2 O (g) ↔ CO (g) + H 2 (g) հետադարձելի ռեակցիայի հավասարակշռությունը, երբ համակարգի ծավալը նվազում է 2 անգամ:
262. Որոշակի ջերմաստիճանում 2NO 2 ↔ 2NO + O 2 համակարգում հավասարակշռությունը հաստատվել է հետևյալ կոնցենտրացիաներում՝ = 0,006 մոլ/լ; = 0,024 մոլ/լ: Գտե՛ք ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը և NO 2-ի սկզբնական կոնցենտրացիան:
263. Ածխածնի օքսիդի և ջրի գոլորշու սկզբնական կոնցենտրացիաները նույնն են և հավասար են 0,1 մոլ/լ: Հաշվեք CO, H 2 O և CO 2 հավասարակշռության կոնցենտրացիաները համակարգում CO (g) + H 2 O (g) ↔ CO (g) + H 2 (գ), եթե ջրածնի հավասարակշռության կոնցենտրացիան պարզվել է 0,06: մոլ / լ, որոշել հավասարակշռության հաստատունը:
264. 3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3 ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը որոշակի ջերմաստիճանում 2 է: Քանի՞ մոլ ազոտ պետք է ներմուծվի գազային խառնուրդի 1 լիտրում, որպեսզի ջրածնի 75%-ը վերածվի ամոնիակի, եթե նախնական ջրածնի կոնցենտրացիան եղել է 10 մոլ/լ:
265. 2NO (g) + O 2 (g) ↔ 2NO 2 (g) համակարգում նյութերի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները = 0,2 մոլ / լ, = 0,3 մոլ / լ, = 0,4 մոլ / լ: Հաշվե՛ք հավասարակշռության հաստատունը և գնահատե՛ք հավասարակշռության դիրքը:
266. 0,2 լիտր տարողությամբ անոթի մեջ դրել են 0,3 և 0,8 գ ջրածին և յոդ։ Հավասարակշռության հաստատումից հետո անոթում հայտնաբերվել է 0,7 գ HI: Հաշվե՛ք ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը:
267. H 2-ի և I 2-ի սկզբնական կոնցենտրացիաները համապատասխանաբար 0,6 և 1,6 մոլ/լ են: Հավասարակշռություն հաստատելուց հետո ջրածնի յոդի կոնցենտրացիան կազմել է 0,7 մոլ/լ: Հաշվե՛ք H 2 և I 2-ի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները և հավասարակշռության հաստատունը:
268. Որոշակի ջերմաստիճանում 2NO + O 2 ↔ 2NO 2 ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը 2,5 մոլ -1 լ է, իսկ հավասարակշռված գազային խառնուրդում = 0,05 մոլ / լ և = 0,04 մոլ / լ: Հաշվեք թթվածնի և NO-ի սկզբնական կոնցենտրացիաները:
269. A և B նյութերը համապատասխանաբար 3 և 4 մոլի չափով, որոնք տեղակայված են 2 լիտր տարողությամբ անոթի մեջ, արձագանքում են 5A + 3B \u003d A 5 B 3 հավասարման համաձայն:
Արձագանքել է 1,6 մոլ Ա նյութ։Որոշեք սպառված Բ նյութի քանակությունը և ստացված արտադրանքը։ Հաշվիր հավասարակշռության հաստատունը:
270. H 2 + I 2 = 2HI ռեակցիայի հավասարակշռությունն ուսումնասիրելիս պարզվել է, որ H 2 և I 2 1 մոլ/լ-ի սկզբնական կոնցենտրացիաներում HI-ի հավասարակշռության կոնցենտրացիան 1,56 մոլ/լ է։ Հաշվեք ջրածնի յոդի հավասարակշռության կոնցենտրացիան, եթե H 2-ի և I 2-ի սկզբնական կոնցենտրացիան յուրաքանչյուրը 2 մոլ/լ է:
271. H 2 + I 2 = 2HI հավասարակշռությունը ուսումնասիրելիս պարզվել է, որ H 2 , I 2 և HI հավասարակշռության կոնցենտրացիաները համապատասխանաբար 4,2 են; 4.2; 1,6 մոլ/լ. Մեկ այլ փորձի ժամանակ, որն իրականացվել է նույն ջերմաստիճանում, պարզվել է, որ I 2-ի և HI-ի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները կազմում են 4,0 և 1,5 մոլ/լ: Հաշվե՛ք ջրածնի կոնցենտրացիան այս փորձի ժամանակ:
272. SO 2 - O 2 - SO 3 հավասարակշռված գազային համակարգում որոշակի ջերմաստիճանում նյութերի կոնցենտրացիաները կազմել են համապատասխանաբար 0,035; 0.15 և 0.065 մոլ/լ. Հաշվե՛ք հավասարակշռության հաստատունը և նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները՝ ենթադրելով, որ դա միայն թթվածին է և SO2:
273. 8,5 լիտր տարողությամբ անոթում հաստատվել է CO (g) + Cl 2 (g) \u003d COCl 2 (գ) հավասարակշռությունը: Հավասարակշռության խառնուրդի բաղադրությունը (գ)՝ CO - 11, Cl 2 - 38 և COCl 2 - 42: Հաշվե՛ք ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը:
274. Ինչպե՞ս են փոխվում H 2 (g) + Cl 2 (g) ռեակցիայի հավասարակշռությունը և հավասարակշռության հաստատունը \u003d 2HCl (g), ∆. Հ < 0, հետեւյալ գործոններըա) H 2, Cl 2 և HCl կոնցենտրացիաների ավելացում. բ) ճնշման բարձրացում 3 անգամ. գ) ջերմաստիճանի բարձրացում.
275. NO-ի և Cl 2-ի սկզբնական կոնցենտրացիաները միատարր համակարգում 2NO + Cl 2 = 2NOCl են, համապատասխանաբար, 0,5 և 0,2 մոլ/դմ 3: Հաշվե՛ք հավասարակշռության հաստատունը, եթե հավասարակշռության պահին 35% NO արձագանքել է:
Օգտագործելով մանգանի, երկաթի, պղնձի և ցինկի աղերի լուծույթները և նատրիումի սուլֆիդի լուծույթը, նշված սուլֆիդները նստեցրեք չորս փորձանոթներում, նստվածքները լվացեք թորած ջրով։ decantation մեթոդը, ապա նստվածքից յուրաքանչյուրին ավելացնում են 2-3 մլ նոսր ծծմբաթթվի լուծույթ։ Ինչ է կատարվում? Համեմատեք փորձարարական տվյալները հաշվարկի արդյունքների հետ:
Փորձ 3. Ռեակցիայի ուղղության ընտրություն
E 3+ և S 2– իոնների միջև հնարավոր են հետևյալ փոխազդեցությունները ջրային լուծույթում.
փոխանակման փոխազդեցություն;
Փոխադարձ աճող հիդրոլիզ;
Redox ռեակցիա, եթե տարրի օքսիդացման վիճակը (+3) չափազանց կայուն չէ և կարող է իջնել մինչև (+2).
2E 3+ + 3S 2– → E 2 S 3,
2E 3+ + 3S 2– + 6H 2 O → 2E (OH) 3 + 3H 2 S,
2E 3+ + 3S 2– → 2ES + S.
Օգտագործելով աղյուսակ 2-ի տվյալները, կատարեք անհրաժեշտ հաշվարկները և պարզեք, թե ռեակցիաների ընթացքի այս տարբերակներից որն է ամենայն հավանականությամբ թերմոդինամիկական տեսանկյունից նատրիումի սուլֆիդի լուծույթի փոխազդեցության ժամանակ երեք լիցքավորված երկաթի, ալյումինի աղերի հետ: քրոմ և բիսմութ կատիոններ։
աղյուսակ 2
| Նյութ | ∆ f G o, կՋ/մոլ | Նյութ | ∆ f G o, կՋ/մոլ |
| Fe 3+ (լուծույթ) | – 10,53 | FeS | – 100,8 |
| Al 3+ (լուծում) | – 490,5 | Bi 2 S 3 | – 152,9 |
| Cr 3+ (լուծում) | – 223,2 | Al2S3 | – 492,5 |
| Bi 3+ (լուծում) | + 91,9 | Fe(OH)3 | – 699,6 |
| S 2 - (rr) | + 85,40 | Cr(OH)3 | – 849,0 |
| Հ 2 Ս | – 33,50 | Bi(OH)3 | – 580,3 |
| H 2 O (լ.) | – 237,23 | Al(OH)3 | – 1157,0 |
| H 2 O (գ.) | – 228,61 |
Արտաքին ո՞ր նշաններով կարելի է յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում որոշել, թե ինչպիսի փոխազդեցություն է տեղի ունեցել։
Նշված աղերի 1-2 մլ լուծույթները լցնել երեք փորձանոթների մեջ և ավելացնել 1 մլ նատրիումի սուլֆիդի լուծույթ։ Ի՞նչ է նկատվում յուրաքանչյուր դեպքում:
Արդյո՞ք կանխատեսումը համընկնում է փորձարարական արդյունքների հետ:
Թեմա՝ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԻՆԵՏԻԿԱ. ԿԱՏԱԼԻԶ. ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՈՒԹՅՈՒՆ
Լաբորատոր աշխատանք№ 7
Քիմիական կինետիկա
Գրականություն՝ 1. S. 104-112; 3. S. 65-68; 4. S. 61-64.
Աշխատանքի նպատակը.Քիմիական ռեակցիայի արագության վրա արձագանքող նյութերի կոնցենտրացիայի և ջերմաստիճանի ազդեցության ուսումնասիրություն։
Հարցեր և վարժություններ ինքնապատրաստման համար.
1. Քիմիական կինետիկայի առարկան. Սահմանեք քիմիական ռեակցիայի արագությունը: Թվարկե՛ք այն գործոնները, որոնք ազդում են քիմիական ռեակցիայի արագության վրա:
2. Տվեք քիմիական ռեակցիայի արագության մաթեմատիկական արտահայտություն: Բացատրեք, թե ինչու է արագության մաթեմատիկական արտահայտության մեջ մինուս նշան: Ինչպե՞ս է ռեակցիայի արագությունը կախված ջերմաստիճանից:
3. Ձևակերպե՛ք զանգվածային գործողության օրենքը. Ո՞րն է փոխարժեքի հաստատունի ֆիզիկական նշանակությունը և ի՞նչ գործոններ են ազդում դրա արժեքի վրա:
Ջերմաստիճանի ազդեցությունը քիմիական ռեակցիայի արագության վրա:
4. Ակտիվացման էներգիա. ակտիվացված համալիր. Ակտիվացման էնտրոպիա:
5. Ռեակցիաների կինետիկ դասակարգում. Մոլեկուլյարություն և ռեակցիայի կարգը.
6. Կատալիզատորներ և կատալիզատորներ:
7. Համասեռ կատալիզ. Միջանկյալ միացությունների տեսություն.
8. Շրջելի և անշրջելի գործընթացներ. Քիմիական հավասարակշռության սկզբնավորման պայմանները. Քիմիական հավասարակշռության հաստատունը և դրա վրա ազդող գործոնները:
9. Լե Շատելիեի սկզբունքը. Քիմիական հավասարակշռության փոփոխություն:
1. Ինչպե՞ս կփոխվի 2NO + O 2 = 2NO 2 ռեակցիայի արագությունը, եթե ռեակցիայի անոթի ծավալը կրճատվի 3 անգամ:
2. Գտեք ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը A + B \u003d AB, եթե A և B նյութերի կոնցենտրացիաներում, համապատասխանաբար, հավասար են 0,5 և 0,1 մոլ / լ, ռեակցիայի արագությունը 0,005 մոլ / լ վ է:
3. Որոշեք, թե քանի աստիճանով պետք է բարձրացվի ջերմաստիճանը, որպեսզի ռեակցիայի արագությունը մեծանա 8 անգամ, եթե ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանային գործակիցը 2 է։
Սարքավորումներ.Ծավալային փորձանոթներ - 8 հատ: Pasteur pipette (5 մլ) - 2 հատ: Քիմիական ապակի (100 մլ): Լոգանքի ջուր. Լաբորատոր ջերմաչափ (100 0 С). Վայրկյանաչափ (կամ մետրոնոմ): Էլեկտրական սալօջախ։
Ռեակտիվներ:Նատրիումի թիոսուլֆատ 0.5% լուծույթ, ծծմբաթթու 0,5% լուծույթ,թորած ջուր.
Ներածություն.Թերմոդինամիկական հաշվարկները թույլ են տալիս եզրակացնել, որ այս գործընթացը հնարավոր է, ընտրել քիմիական ռեակցիա վարելու պայմանները, որոշել արտադրանքի հավասարակշռության բաղադրությունը, հաշվարկել սկզբնական նյութերի փոխակերպման տեսականորեն հասանելի աստիճանները և արտադրանքի ելքը: , ինչպես նաև էներգետիկ էֆեկտներ (ռեակցիայի ջերմություն, ագրեգացման վիճակի փոփոխության ջերմություն), որն անհրաժեշտ է էներգետիկ հաշվեկշիռների կազմման և էներգիայի ծախսերի որոշման համար։
Թերմոդինամիկայի ամենակարևոր հասկացություններն են «գործընթացի ջերմությունը» և «աշխատանքը»: Ջերմոդինամիկական համակարգի վիճակը բնութագրող մեծությունները կոչվում են թերմոդինամիկական պարամետրեր։ Դրանք ներառում են՝ ջերմաստիճան, ճնշում, հատուկ ծավալ, խտություն, մոլային ծավալ, հատուկ ներքին էներգիա։ Դիտարկվող թերմոդինամիկական համակարգի զանգվածին (կամ նյութի քանակին) համամասնական մեծություններ են կոչվում ընդարձակ;դրանք են ծավալը, ներքին էներգիան, էնթալպիան, էնտրոպիան։ Ինտենսիվմեծությունները կախված չեն թերմոդինամիկական համակարգի զանգվածից, և միայն դրանք ծառայում են որպես թերմոդինամիկական պարամետրեր՝ որպես վիճակներ։ Սրանք են ջերմաստիճանը, ճնշումը և ընդարձակքանակներ՝ կապված նյութի զանգվածի, ծավալի կամ քանակի միավորի հետ։ Քիմիական-տեխնոլոգիական գործընթացներն արագացնելու նպատակով ինտենսիվ պարամետրերի փոփոխություն կոչվում է ինտենսիվացում։
Էկզոտերմիկ ռեակցիաներում սկզբնական նյութերի ներքին էներգիայի պաշարը (U 1) ավելի մեծ է, քան ստացված արտադրանքներինը (U 2): ∆U = U 1 - U 2 տարբերությունը փոխակերպվում է ջերմության ձևի։ Ընդհակառակը, էնդոթերմային ռեակցիաներում որոշակի քանակությամբ ջերմության կլանման պատճառով ավելանում է նյութերի ներքին էներգիան (U 2 > U 1)։ ∆U-ն արտահայտվում է J/մոլ-ով կամ տեխնիկական հաշվարկներում դրանք նշվում են 1 կգ կամ 1 մ 3 (գազերի համար): Ռեակցիաների կամ ագրեգացման վիճակների կամ խառնման, տարրալուծման ջերմային ազդեցությունների ուսումնասիրությամբ զբաղվում է ֆիզիկական քիմիայի կամ քիմիական թերմոդինամիկայի բաժինը՝ ջերմաքիմիա: Ջերմաքիմիական հավասարումների մեջ նշվում է ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը։ Օրինակ՝ C (գրաֆիտ) + O 2 \u003d CO 2 + 393,77 կՋ / մոլ: Քայքայման ջերմություններն ունեն հակառակ նշան. Դրանք սահմանելու համար օգտագործվում են աղյուսակներ: Ըստ Դ.Պ. Կոնովալովի, այրման ջերմությունը որոշվում է հարաբերակցությունից՝ Q այրում = 204,2n + 44,4 մ + ∑x (կՋ / մոլ), որտեղ n-ը թթվածնի մոլերի թիվն է, որն անհրաժեշտ է 1 մոլի ամբողջական այրման համար։ տրված նյութ, m-ը 1 մոլ նյութի այրման ժամանակ առաջացած ջրի մոլերի թիվն է, ∑x-ը հաստատուն ուղղում է տվյալ հոմոլոգ շարքի համար։ Որքան անսահմանափակ է, այնքան ավելի շատ ∑x:
Ացետիլենային ածխաջրածինների համար ∑x=213 կՋ/մոլ. Էթիլենային ածխաջրածինների համար ∑x=87,9 կՋ/մոլ. Հագեցած ածխաջրածինների համար ∑x=0. Եթե միացության մոլեկուլն ունի տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր և կապերի տեսակներ, ապա ջերմային բնութագիրը հայտնաբերվում է գումարման միջոցով։
Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հավասար է ռեակցիայի արգասիքների առաջացման ջերմությունների գումարին՝ հանած սկզբնական նյութերի առաջացման ջերմությունների գումարը՝ հաշվի առնելով ռեակցիային մասնակցող բոլոր նյութերի մոլերի քանակը։ Օրինակ՝ ռեակցիայի համար ընդհանուր տեսարան n 1 A + n 2 B \u003d n 3 C + n 4 D + Q x ջերմային էֆեկտ՝ Q x \u003d (n 3 Q C arr + n 4 Q D arr) - (n 1 Q A arr + n 2 Q B arr)
Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հավասար է ելակետային նյութերի այրման ջերմությունների գումարին` հանած ռեակցիայի արտադրանքի այրման ջերմությունների գումարը` հաշվի առնելով բոլոր ռեակտիվների մոլերի քանակը: Նույն ընդհանուր արձագանքի համար.
Q x \u003d (n 1 Q A այրվածք + n 2 Q B այրվածք) - (n 3 Q C այրում + n 4 Q D այրվածք)
ՀավանականությունՀավասարակշռության ռեակցիաների ընթացքը որոշվում է թերմոդինամիկական հավասարակշռության հաստատունով, որը որոշվում է.
К р = e - ∆ G º/(RT) = e - ∆ H º/ RT ∙ e ∆ S º/ R Այս արտահայտության վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ էնդոթերմիկ ռեակցիաների համար (Q< 0, ∆Hº > 0) էնտրոպիայի նվազմամբ (∆Sº< 0) самопроизвольное протекание реакции невозможно так как – ∆G > 0. Հետագայում ավելի մանրամասն կքննարկվի քիմիական ռեակցիաների թերմոդինամիկական մոտեցումը:
Դասախոսություն 4
Թերմոդինամիկայի հիմնական օրենքները. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը. Ջերմային հզորություն և էնթալպիա: Ռեակցիայի էնթալպիա. Միացությունների առաջացման էնթալպիա. Այրման էնթալպիա. Հեսսի օրենքը և ռեակցիայի էթալպիան.
Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը.համակարգի ներքին էներգիայի (∆E) փոփոխությունը հավասար է աշխատանքին արտաքին ուժեր(А′) գումարած փոխանցվող ջերմության քանակը (Q): 1)∆Е=А′+Q; կամ (2-րդ տեսակ) 2)Q=∆E+A – համակարգին փոխանցվող ջերմության քանակությունը (Q) ծախսվում է դրա ներքին էներգիան (∆E) և համակարգի կատարած աշխատանքը (A) փոխելու վրա։ Սա էներգիայի պահպանման օրենքի տեսակներից մեկն է։ Եթե համակարգի վիճակի փոփոխությունը շատ փոքր է, ապա՝ dQ=dE+δA - փոքր (δ) փոփոխությունների նման գրառում։ Գազի համար (իդեալական) δԱ=pdV. Իզոխորիկ պրոցեսում δA=0, ապա δQ V =dE, քանի որ dE=C V dT, ապա δQ V =C V dT, որտեղ C V ջերմային հզորությունն է հաստատուն ծավալով։ Փոքր ջերմաստիճանի միջակայքում ջերմային հզորությունը հաստատուն է, հետևաբար Q V =C V ∆T: Այս հավասարումից հնարավոր է որոշել համակարգի ջերմային հզորությունը և պրոցեսների ջերմությունը։ C V - ըստ Joule-Lenz օրենքի: Իզոբարային գործընթացում, որն ընթանում է առանց օգտակար աշխատանքի, հաշվի առնելով, որ p-ն հաստատուն է և կարող է դուրս հանվել փակագծից դիֆերենցիալ նշանի ներքո, այսինքն՝ δQ P =dE+pdV=d(E+pV)=dH, այստեղ H-ն էնթալպիան է: համակարգը. Էնթալպիան համակարգի ներքին էներգիայի (E) գումարն է և ճնշման և ծավալի արտադրյալը։ Ջերմության քանակը կարող է արտահայտվել իզոբար ջերմունակությամբ (С Р)՝ δQ P =С Р dT, Q V =∆E(V = const) և Q P =∆H(p = const) - ընդհանրացումից հետո։ Սրանից հետևում է, որ համակարգի կողմից ստացվող ջերմության քանակությունը եզակիորեն որոշվում է որոշակի վիճակի ֆունկցիայի փոփոխությամբ (էնթալպիա) և կախված է միայն համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակներից և կախված չէ այն ճանապարհի ձևից, որով անցնում է գործընթացը։ զարգացած. Այս դրույթն ընկած է քիմիական ռեակցիաների ջերմային ազդեցության խնդրի քննարկման հիմքում։
Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունըկապված է քիմիական փոփոխականի փոփոխության հետ ջերմության քանակը, ստացվել է այն համակարգով, որում տեղի է ունեցել քիմիական ռեակցիան, և ռեակցիայի արգասիքները վերցրել են սկզբնական ռեակտիվների ջերմաստիճանը (որպես կանոն՝ Q V և Q P)։
Արձագանքները հետ բացասական ջերմային ազդեցություն, այսինքն՝ շրջակա միջավայր ջերմության արտանետմամբ կոչվում է էկզոտերմիկ։ Արձագանքները հետ դրականջերմային էֆեկտը, այսինքն՝ շրջակա միջավայրից ջերմության կլանմանը զուգահեռ, կոչվում են էնդոթերմիկ.
Ստոյխիոմետրիկ ռեակցիայի հավասարումը կլինի՝ (1) ∆H=∑b J H J - ∑a i H i կամ ∆H=∑y i H i; j-ն արտադրանքի խորհրդանիշներն են, ես ռեակտիվների խորհրդանիշներն են:
Այս պաշտոնըկոչվում է Հեսսի օրենքըԵ i , H i մեծությունները համակարգի վիճակի ֆունկցիաներ են և, հետևաբար, ∆H և ∆Е, հետևաբար Q V և Q р ջերմային ազդեցությունները (Q V =∆Е, Q р =∆H) կախված են միայն նրանից նյութերը արձագանքում են տվյալ պայմաններում և ինչ ապրանքներ են ստացվում, բայց կախված չեն այն ճանապարհից, որով տեղի է ունեցել քիմիական գործընթացը (ռեակցիայի մեխանիզմ):
Այլ կերպ ասած, քիմիական ռեակցիայի էթալպիան հավասար է ռեակցիայի բաղադրիչների առաջացման էթալպիաների գումարին, որը բազմապատկվում է համապատասխան բաղադրիչների ստոյխիոմետրիկ գործակիցներով՝ վերցված արտադրանքի համար գումարած նշանով և սկզբնական նյութերի համար՝ մինուս նշանով։ Որպես օրինակ եկեք գտնենք∆H ռեակցիայի համար PCl 5 +4H 2 O=H 3 PO 4 +5HCl (2)
Ռեակցիոն բաղադրիչի ձևավորման էնթալպիաների աղյուսակային արժեքներն են, համապատասխանաբար, PCl 5 - 463 կՋ / մոլ, ջրի համար (հեղուկ) - 286,2 կՋ / մոլ, H 3 PO 4 - 1288 կՋ / մոլ, HCl (գազ) - 92,4 կՋ / մոլ. Այս արժեքները փոխարինելով Q V =∆E բանաձևով, մենք ստանում ենք.
∆H=-1288+5(-92.4)–(-463)–4(-286.2)=-142կՋ/մոլ
Օրգանական միացությունների, ինչպես նաև CO-ի համար հեշտ է իրականացնել այրման գործընթացը մինչև CO 2 և H 2 O: Այրման ստոյխիոմետրիկ հավասարումը օրգանական միացություն C m H n O p կազմը գրված է հետևյալ կերպ.
(3) C m H n O p + (p-m-n / 4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2 H 2 O
Հետևաբար, այրման էթալպիան ըստ (1)-ի կարող է արտահայտվել դրա ձևավորման էթալպիաներով և CO 2 և H 2 O ձևավորմամբ.
∆H sg =m∆H CO 2 +n/2 ∆H H 2 O -∆H CmHnOp
Կալորիմետրի օգնությամբ որոշելով ուսումնասիրված միացության այրման ջերմությունը և իմանալով ∆H CO 2 և ∆H H 2 O , կարելի է գտնել նրա առաջացման էնթալպիան։
Հեսսի օրենքըթույլ է տալիս հաշվարկել ցանկացած ռեակցիաների էնթալպիաները, եթե ռեակցիայի յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար հայտնի է նրա ջերմադինամիկական բնութագրերից մեկը՝ պարզ նյութերից միացության առաջացման էնթալպիան։ Պարզ նյութերից միացության առաջացման էնթալպիան հասկացվում է որպես ռեակցիայի ΔH, որը հանգեցնում է միացության մեկ մոլի առաջացմանը տարրերից, որոնք վերցված են իրենց բնորոշ ագրեգացման և ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների վիճակներում:
Դասախոսություն 5
Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը. Էնտրոպիա. Գիբսի ֆունկցիան. Քիմիական ռեակցիաների ընթացքում Գիբսի ֆունկցիայի փոփոխությունները: Հավասարակշռության հաստատուն և Գիբսի ֆունկցիա: Ռեակցիայի հավանականության թերմոդինամիկական գնահատում.
Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքըկոչ է արել այն հայտարարությունը, որ անհնար է կառուցել երկրորդ տեսակի հավերժ շարժման մեքենա: Օրենքը ստացվել է էմպիրիկ եղանակով և ունի միմյանց համարժեք երկու ձևակերպումներ.
ա) անհնար է մի պրոցես, որի միակ արդյունքը որոշակի մարմնից ստացված ողջ ջերմության փոխակերպումն է դրան համարժեք աշխատանքի.
բ) անհնար է պրոցես, որի միակ արդյունքը էներգիայի փոխանցումն է ջերմության տեսքով ավելի քիչ տաքացած մարմնից դեպի ավելի տաք մարմին։
δQ/T ֆունկցիան որոշ S ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալն է. dS=(δQ/T) arr (1) – S ֆունկցիան կոչվում է մարմնի էնտրոպիա:
Այստեղ Q-ն և S-ը համաչափ են միմյանց, այսինքն՝ (Q) (S)-ի աճով - մեծանում է, և հակառակը: Հավասարումը (1) համապատասխանում է հավասարակշռության (շրջելի) գործընթացին: Եթե գործընթացը ոչ հավասարակշռված է, ապա էնտրոպիան մեծանում է, ապա (1) փոխակերպվում է.
dS≥ (δQ/T)(2) Այսպիսով, երբ տեղի են ունենում ոչ հավասարակշռված գործընթացներ, համակարգի էնտրոպիան մեծանում է: Եթե (2)-ը փոխարինվում է թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի մեջ, ապա ստանում ենք՝ dE≤TdS-δA: Ընդունված է գրել այն ձևով՝ dE≤TdS-δA'-pdV, հետևաբար՝ δA'≤-dE+TdS-pdV, այստեղ pdV-ը հավասարակշռության ընդլայնման աշխատանքն է, δA'-ը օգտակար աշխատանքն է։ Այս անհավասարության երկու մասերի ինտեգրումը իզոխորիկ-իզոթերմային գործընթացի համար հանգեցնում է անհավասարության. A' V≤-∆E+T∆S(3). Իսկ իզոբար-իզոթերմ գործընթացի ինտեգրումը (Т=const, p=const) հանգեցնում է անհավասարության.
A’ P ≤ - ∆E+T∆S – p∆V=-∆H + T∆S (4)
Ճիշտ մասերը (3 և 4) կարելի է գրել որպես որոշ գործառույթների փոփոխություններ, համապատասխանաբար.
F=E-TS(5) և G=E-TS+pV; կամ G=H-TS (6)
F-ը Հելմհոլցի էներգիան է, իսկ G-ն՝ Գիբսի էներգիան, ապա (3 և 4) կարելի է գրել որպես A’ V ≤-∆F (7) և A’ P ≤-∆G (8): Հավասարության օրենքը համապատասխանում է հավասարակշռության գործընթացին: Այս դեպքում կատարվում է ամենաօգտակար աշխատանքը, այն է՝ (A’ V) MAX = -∆F, և (A’ P) MAX = -∆G։ F-ը և G-ն համապատասխանաբար կոչվում են իզոխորիկ-իզոթերմալ և իզոբար-իզոթերմալ պոտենցիալներ:
Քիմիական ռեակցիաների հավասարակշռությունըբնութագրվում է գործընթացով (թերմոդինամիկ), որի դեպքում համակարգը անցնում է հավասարակշռության վիճակների շարունակական շարքով: Այս վիճակներից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է թերմոդինամիկական պարամետրերի անփոփոխությամբ (ժամանակի մեջ) և համակարգում նյութի և ջերմային հոսքերի բացակայությամբ։ Հավասարակշռության վիճակը բնութագրվում է հավասարակշռության դինամիկ բնույթով, այսինքն՝ ուղիղ և հակադարձ գործընթացների հավասարությամբ, Գիբսի էներգիայի և Հելմհոլցի էներգիայի նվազագույն արժեքով (այսինքն՝ dG=0 և d 2 G>0; dF =0 և d 2 F>0): Դինամիկ հավասարակշռության դեպքում առաջնային և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները նույնն են:Պետք է պահպանել նաև հավասարումը.
μ J dn J =0, որտեղ µ J =(ðG/ðn J) T , P , h =G J J բաղադրիչի քիմիական ներուժն է; n J-ը J բաղադրիչի քանակն է (մոլ): Մեծ նշանակությունμ J-ն ցույց է տալիս մասնիկների ավելի մեծ ռեակտիվությունը:
∆Gº=-RTLnK էջ(9)
Հավասարումը (9) կոչվում է Վան Հաֆի իզոթերմային հավասարում։ ΔGº-ի արժեքը տեղեկատու գրականության աղյուսակներում հազարավոր քիմիական միացությունների համար:
K p \u003d e - ∆ G º / (RT) \u003d e - ∆ H º / RT ∙ e ∆ S º / R (11): (11)-ից կարելի է տալ ռեակցիայի առաջացման հավանականության թերմոդինամիկական գնահատականը: Այսպիսով, էկզոտերմիկ ռեակցիաների համար (∆Нº<0), протекающих с возрастанием энтропии, К р >1, և ∆G<0, то есть реакция протекает самопроизвольно. Для экзотермических реакций (∆Нº>0) էնտրոպիայի նվազմամբ (∆Sº>0) գործընթացի ինքնաբուխ հոսքն անհնար է:
Եթե ∆Hº և ∆Sº ունեն նույն նշանը, գործընթացի թերմոդինամիկական հավանականությունը որոշվում է ∆Hº, ∆Sº և Tº հատուկ արժեքներով:
Դիտարկենք, օգտագործելով ամոնիակի սինթեզի ռեակցիայի օրինակը, ΔН o-ի և ∆S o-ի համակցված ազդեցությունը գործընթացի իրականացման հնարավորության վրա.
Այս ռեակցիայի համար ∆Н o 298 = -92,2 կՋ / մոլ, ∆S o 298 = -198 Ջ / (մոլ * Կ), T∆S o 298 = -59 կՋ / մոլ, ∆G o 298 = -33, 2 կՋ/մոլ.
Տվյալ տվյալներից երևում է, որ էնտրոպիայի փոփոխությունը բացասական է և չի նպաստում ռեակցիային, բայց միևնույն ժամանակ, պրոցեսին բնութագրվում է ∆Hº էնթալպիական մեծ բացասական էֆեկտով, որի շնորհիվ գործընթացը հնարավոր է։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ռեակցիան, ինչպես ցույց են տալիս կալորիմետրիկ տվյալները, դառնում է էլ ավելի էկզոթերմիկ (T=725K, ∆H=-113կՋ/մոլ), բայց բացասական արժեքՋերմաստիճանի բարձրացման մասին ΔS-ն զգալիորեն նվազեցնում է գործընթացի հավանականությունը։
Թերմոդինամիկայի I օրենքը թույլ է տալիս հաշվարկել տարբեր պրոցեսների ջերմային ազդեցությունները, սակայն գործընթացի ուղղության մասին տեղեկատվություն չի տրամադրում։
Բնության մեջ տեղի ունեցող գործընթացների համար հայտնի են երկու շարժիչ ուժ.
1. Համակարգի ցանկությունը՝ գնալ մի վիճակի, որն ունի նվազագույն քանակությամբ էներգիա;
2. Ամենահավանական վիճակին հասնելու համակարգի ցանկությունը, որը բնութագրվում է առավելագույն թիվըանկախ մասնիկներ.
Առաջին գործոնը բնութագրվում է էթալպիայի փոփոխությամբ: Քննարկվող դեպքը պետք է ուղեկցվի ջերմության արտանետմամբ, հետևաբար, ԴՀ< 0.
Երկրորդ գործոնը որոշվում է ջերմաստիճանի և փոփոխության միջոցով էնտրոպիա.
Էնտրոպիա (S)- համակարգի վիճակի թերմոդինամիկական ֆունկցիա, որն արտացոլում է ջերմության փոխանցման գործընթացում համակարգի այս կամ այն վիճակի իրականացման հավանականությունը.
Ինչպես էներգիան, այնպես էլ էնտրոպիան փորձարարորեն որոշված մեծությունների շարքում չէ։ Իզոթերմային պայմաններում տեղի ունեցող շրջելի գործընթացում էնտրոպիայի փոփոխությունը կարող է հաշվարկվել բանաձևով.
Սա նշանակում է, որ գործընթացի անշրջելի ընթացքի հետ էնտրոպիան մեծանում է աշխատանքի մի մասի ջերմության մեջ տեղափոխելու պատճառով։
Այսպիսով, շրջելի գործընթացներում համակարգը կատարում է առավելագույն հնարավոր աշխատանքը։ Անշրջելի գործընթացում համակարգը միշտ ավելի քիչ աշխատանք է կատարում:
Կորցրած աշխատանքի անցումը ջերմության հատկանիշն է ջերմության՝ որպես էներգիայի փոխանցման մակրոսկոպիկորեն խանգարված ձևի: Այսպիսով, էնտրոպիայի մեկնաբանությունը որպես համակարգում անկարգության չափանիշ առաջանում է.
Քանի որ համակարգում անկարգությունը մեծանում է, էնտրոպիան մեծանում է և, ընդհակառակը, երբ համակարգը կարգավորված է, էնտրոպիան նվազում է։
Այսպիսով, ջրի գոլորշիացման գործընթացում էնտրոպիան մեծանում է, ջրի բյուրեղացման գործընթացում այն նվազում է։ Քայքայման ռեակցիաներում էնտրոպիան մեծանում է, բարդ ռեակցիաներում՝ նվազում։
Էնտրոպիայի ֆիզիկական նշանակությունը հաստատվել է վիճակագրական թերմոդինամիկայով։ Բոլցմանի հավասարման համաձայն.
Գործընթացի ինքնաբուխ հոսքի ուղղությունը կախված է վերջին արտահայտության ձախ և աջ կողմերի մեծությունների հարաբերակցությունից։
Եթե գործընթացը տեղի է ունենում իզոբար-իզոթերմային պայմաններում, ապա գործընթացի ընդհանուր շարժիչ ուժը կոչվում է. Գիբսի ազատ էներգիակամ isobaric-isothermal պոտենցիալ (DG):
| . | (15) |
DG-ի արժեքը թույլ է տալիս որոշել գործընթացի ինքնաբուխ հոսքի ուղղությունը.
Եթե DG< 0, то процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении;
Եթե DG > 0, ապա գործընթացն ընթանում է ինքնաբուխ հակառակ ուղղությամբ.
Եթե DG=0, ապա վիճակը գտնվում է հավասարակշռության մեջ:
Կենդանի օրգանիզմներում, որոնք բաց համակարգեր են, շատ կենսաբանական ռեակցիաների էներգիայի հիմնական աղբյուրը՝ սպիտակուցի կենսասինթեզից և իոնների տեղափոխումից մինչև մկանների կծկում և նյարդային բջիջների էլեկտրական ակտիվություն, ATP-ն է (ադենոզին-5¢-տրիֆոսֆատ):
Էներգիան ազատվում է ATP-ի հիդրոլիզի ժամանակ.
ATP + H 2 O ⇄ ADP + H 3 PO 4
որտեղ ADP-ն ադենոզին-5¢-դիֆոսֆատ է:
Այս ռեակցիայի DG 0-ը -30 կՋ է, ուստի պրոցեսն ինքնաբերաբար ընթանում է դեպի առաջ:
Էնթալպիայի և էնտրոպիայի գործակիցների հարաբերակցության վերլուծությունը իզոբար-իզոթերմային ներուժի հաշվարկման հավասարման մեջ թույլ է տալիս անել հետևյալ եզրակացությունները.
1. Ցածր ջերմաստիճաններում գերակշռում է էթալպիական գործոնը, և էկզոտերմիկ պրոցեսներն ընթանում են ինքնաբուխ.
2. Երբ բարձր ջերմաստիճաններգերակշռում է էնտրոպիայի գործոնը, և գործընթացներն ընթանում են ինքնաբուխ՝ ուղեկցվելով էնտրոպիայի աճով։
Վերոնշյալ նյութի հիման վրա կարելի է ձևակերպել Ջերմոդինամիկայի II օրենքը.
Մեկուսացված համակարգում իզոբար-իզոթերմային պայմաններում ինքնաբերաբար տեղի են ունենում այն գործընթացները, որոնք ուղեկցվում են էնտրոպիայի աճով։
Իրոք, մեկուսացված համակարգում ջերմության փոխանցումն անհնար է, հետևաբար, DH = 0 և DG » -T×DS: Սա ցույց է տալիս, որ եթե DS-ի արժեքը դրական է, ապա DG-ի արժեքը բացասական է, և, հետևաբար, գործընթացը ինքնաբերաբար ընթանում է առաջընթաց ուղղությամբ:
Ջերմոդինամիկայի II օրենքի մեկ այլ ձևակերպում.
Ավելի քիչ ջեռուցվող մարմիններից ավելի ջեռուցվող մարմիններից ջերմության չփոխհատուցվող փոխանցումն անհնար է:
Քիմիական գործընթացներում էնտրոպիայի և Գիբսի էներգիայի փոփոխությունները որոշվում են Հեսսի օրենքի համաձայն.
| , | (16) |
| . | (17) |
Արձագանքներ, որոնց համար ԳԴ< 0 называют էկզերգոնիկ.
Այն ռեակցիաները, որոնց համար DG > 0 կոչվում են էնդերգոնիկ.
Քիմիական ռեակցիայի DG-ի արժեքը կարող է որոշվել նաև փոխհարաբերությունից.
DG = DH - T×DS.
Աղյուսակում. 1-ը ցույց է տալիս DH և DS նշանների տարբեր համակցություններով ինքնաբուխ ռեակցիայի հնարավորությունը (կամ անհնարինությունը):
Խնդիրների լուծման ստանդարտներ
1. Որոշ ռեակցիաներ ընթանում են էնտրոպիայի նվազմամբ։ Որոշեք այն պայմանները, որոնց դեպքում հնարավոր է այս ռեակցիայի ինքնաբուխ առաջացումը:
Ռեակցիայի ինքնաբուխ առաջացման պայմանը Գիբսի ազատ էներգիայի նվազումն է, այսինքն. ԳԴ< 0. Изменение DG можно рассчитать по формуле:
Քանի որ էնտրոպիան ռեակցիայի ընթացքում նվազում է (DS< 0), то энтропийный фактор препятствует самопроизвольному протеканию данной реакции. Таким образом, самопроизвольное протекание данной реакции может обеспечить только энтальпийный фактор. Для этого необходимо выполнение следующих условий:
1) ԴՀ< 0 (реакция экзотермическая);
2) 
(գործընթացը պետք է ընթանա ցածր ջերմաստիճանում):
2. Էնդոթերմային տարրալուծման ռեակցիան ընթանում է ինքնաբուխ։ Գնահատեք էնթալպիայի, էնտրոպիայի և Գիբսի ազատ էներգիայի փոփոխությունը:
1) Քանի որ ռեակցիան էնդոթերմիկ է, ապա DH > 0:
2) Քայքայման ռեակցիաներում էնտրոպիան մեծանում է, հետևաբար՝ DS > 0:
3) Ռեակցիայի ինքնաբուխ առաջացումը ցույց է տալիս, որ ԴԳ< 0.
3. Հաշվեք քիմոսինթեզի ստանդարտ էթալպիան, որը տեղի է ունենում Thiobacillus denitrificans բակտերիաներում.
6KNO 3 (պինդ) + 5S (պինդ) + 2CaCO 3 (պինդ) \u003d 3K 2 SO 4 (պինդ) + 2CaSO 4 (պինդ) + 2CO 2 (գազ) + 3N 2 (գազ)
ըստ նյութերի ձևավորման ստանդարտ էթալպիաների արժեքների.
Եկեք գրենք Հեսսի օրենքի առաջին հետևանքի արտահայտությունը՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ ծծմբի և ազոտի առաջացման ստանդարտ էթալպիաները հավասար են զրոյի.
\u003d (3 × K 2 SO 4 + 2 × CaSO 4 + 2 × CO 2) -
- (6× KNO 3 + 2× CaCO 3):
Եկեք փոխարինենք նյութերի ձևավորման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
3×(-1438) + 2×(-1432) + 2×(-393,5) - (6×(-493) + 2×(-1207)):
2593 կՋ.
Որովհետեւ< 0, то реакция экзотермическая.
4. Հաշվե՛ք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
2C 2 H 5 OH (հեղուկ) \u003d C 2 H 5 OC 2 H 5 (հեղուկ) + H 2 O (հեղուկ)
ըստ նյութերի այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքների.
C 2 H 5 OH \u003d -1368 կՋ / մոլ;
C 2 H 5 OC 2 H 5 \u003d -2727 կՋ / մոլ:
Եկեք գրենք Հեսսի օրենքի երկրորդ հետևանքի արտահայտությունը՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ ջրի (ամենաբարձր օքսիդի) այրման ստանդարտ էթալպիան հավասար է զրոյի.
2× C 2 H 5 OH - C 2 H 5 OC 2 H 5:
Եկեք փոխարինենք ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերի այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
2×(-1368) - (-2727).
Հեսսի օրենքի հետևանքները հնարավորություն են տալիս անուղղակի տվյալներից հաշվարկել ոչ միայն ռեակցիաների ստանդարտ էթալպիաները, այլև նյութերի ձևավորման և այրման ստանդարտ էթալպիաները:
5. Որոշեք ածխածնի օքսիդի (II) առաջացման ստանդարտ էթալպիան՝ ըստ հետևյալ տվյալների.
Հավասարումը (1) ցույց է տալիս, որ այս ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիական փոփոխությունը համապատասխանում է CO 2-ի ձևավորման ստանդարտ էթալպիային:
Եկեք գրենք Հեսսի օրենքի առաջին հետևանքի արտահայտությունը ռեակցիայի համար (2).
CO = CO 2 -.
Փոխարինեք արժեքները և ստացեք.
CO \u003d -293,5 - (-283) \u003d -110,5 կՋ / մոլ:
Այս խնդիրը կարելի է լուծել այլ կերպ.
Երկրորդ հավասարումը հանելով առաջին հավասարումից՝ ստանում ենք.
6. Հաշվե՛ք ռեակցիայի ստանդարտ էնտրոպիան.
CH 4 (գազ) + Cl 2 (գազ) \u003d CH 3 Cl (գազ) + HCl (գազ),
ըստ նյութերի ստանդարտ էնտրոպիայի արժեքների.
Մենք հաշվում ենք ռեակցիայի ստանդարտ էնտրոպիան բանաձևով.
\u003d (CH 3 Cl + HCl) - (CH 4 + Cl 2):
234 + 187 - (186 + 223) = 12 Ջ / (մոլ × Կ):
7. Հաշվե՛ք ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան.
C 2 H 5 OH (հեղուկ) + H 2 O 2 (հեղուկ) \u003d CH 3 COH (գազ) + 2H 2 O (հեղուկ)
ըստ հետևյալ տվյալների.
Որոշեք, թե արդյոք այս ռեակցիայի ինքնաբուխ առաջացումը հնարավոր է ստանդարտ պայմաններում:
Մենք հաշվում ենք ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան բանաձևով.
\u003d (CH 3 COH + 2 × H 2 O) - (C 2 H 5 OH + H 2 O 2):
Փոխարինելով աղյուսակային արժեքները՝ մենք ստանում ենք.
129 + 2 × (-237) - ((-175) + (-121) = -307 կՋ / մոլ.
Որովհետեւ< 0, то самопроизвольное протекание данной реакции возможно.
C 6 H 12 O 6 (պինդ) + 6O 2 (գազ) \u003d 6CO 2 (գազ) + 6H 2 O (հեղուկ):
հայտնի տվյալներ.
Մենք հաշվարկում ենք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիայի և էնտրոպիայի արժեքները՝ օգտագործելով Հեսսի օրենքի առաջին հետևանքը.
6 CO 2 + 6 H 2 O - C 6 H 12 O 6 - 6 O 2 \u003d
6×(-393.5) + 6×(-286) - (-1274.5) - 6×0 = -2803 կՋ;
6 CO 2 + 6 H 2 O - C 6 H 12 O 6 - 6 O 2 \u003d
6×214 + 6×70 - 212 - 6×205 = 262 Ջ/Կ = 0,262 կՋ/Կ։
Մենք գտնում ենք ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան հարաբերությունից.
T× = -2803 կՋ - 298,15 Կ×0,262 կՋ/Կ =
9. Հաշվե՛ք շիճուկի ալբումինի հիդրացման ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան 25 0 С ջերմաստիճանում, որի համար DH 0 = -6,08 կՋ/մոլ, DS 0 = -5,85 Ջ/(մոլ×Կ): Գնահատեք էնթալպիայի և էնտրոպիայի գործոնների ներդրումը:
Մենք հաշվում ենք ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան բանաձևով.
DG 0 = DH 0 - T×DS 0:
Փոխարինելով արժեքները՝ մենք ստանում ենք.
DG 0 \u003d -6,08 կՋ / մոլ - 298 Կ × (-5,85 × 10 - 3) կՋ / (մոլ × Կ) \u003d
4,34 կՋ/մոլ.
Այս դեպքում էնտրոպիայի գործոնը խանգարում է ռեակցիայի ընթացքին, մինչդեռ էնթալպիան նպաստում է դրան։ Ինքնաբուխ ռեակցիան հնարավոր է, եթե 
, այսինքն, ցածր ջերմաստիճանում:
10. Որոշեք այն ջերմաստիճանը, որում ինքնաբուխ կշարունակվի տրիփսինի դենատուրացիայի ռեակցիան, եթե = 283 կՋ/մոլ, = 288 Ջ/(մոլ×Կ):
Ջերմաստիճանը, որի դեպքում երկու գործընթացները հավասարապես հավանական են, կարելի է գտնել հարաբերությունից.
Այս դեպքում էնթալպիական գործոնը խանգարում է ռեակցիայի ընթացքին, մինչդեռ էնտրոպիայի գործոնը նպաստում է դրան։ Ինքնաբուխ ռեակցիան հնարավոր է, եթե.
Այսպիսով, գործընթացի ինքնաբուխ առաջացման պայմանը T > 983 K.
Հարցեր ինքնատիրապետման համար
1. Ի՞նչ է թերմոդինամիկական համակարգը: Ջերմոդինամիկական համակարգերի ի՞նչ տեսակներ գիտեք:
2. Թվարկե՛ք ձեզ հայտնի թերմոդինամիկական պարամետրերը: Դրանցից որո՞նք են չափելի։ Ո՞րն է անչափելիին:
3. Ի՞նչ է թերմոդինամիկական պրոցեսը: Որո՞նք են այն գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում, երբ պարամետրերից մեկը հաստատուն է կոչվում:
4. Ո՞ր գործընթացներն են կոչվում էկզոթերմիկ: Որոնք են էնդոթերմիկները:
5. Ո՞ր գործընթացներն են կոչվում շրջելի: Որո՞նք են անշրջելի:
6. Ի՞նչ է նշանակում «համակարգի վիճակ» տերմինը: Որո՞նք են համակարգի վիճակները:
7. Ի՞նչ համակարգեր են ուսումնասիրում դասական թերմոդինամիկան: Նշե՛ք թերմոդինամիկայի առաջին և երկրորդ պոստուլատները:
8. Ո՞ր փոփոխականներն են կոչվում վիճակի ֆունկցիաներ: Թվարկեք պետական գործառույթները, որոնք դուք գիտեք:
9. Ի՞նչ է ներքին էներգիան: Հնարավո՞ր է չափել ներքին էներգիան:
10. Ի՞նչ է էթալպիան: Ո՞րն է դրա չափը:
11. Ի՞նչ է էնտրոպիան: Ո՞րն է դրա չափը:
12. Ի՞նչ է Գիբսի ազատ էներգիան: Ինչպե՞ս կարելի է այն հաշվարկել: Ի՞նչ կարելի է որոշել այս ֆունկցիայի միջոցով:
13. Ո՞ր ռեակցիաներն են կոչվում էկզերգոնիկ: Որոնք են էնդերգոնիկ:
14. Ձևակերպե՛ք թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը. Ո՞րն է ջերմության և աշխատանքի համարժեքությունը:
15. Ձևակերպե՛ք Հեսսի օրենքը և դրա հետևանքները: Ո՞րն է նյութի առաջացման (այրման) ստանդարտ էթալպիան:
16. Ձևակերպե՛ք թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը. Ի՞նչ պայմանով է գործընթացն ինքնաբերաբար ընթանում մեկուսացված համակարգում:
Անկախ լուծման առաջադրանքների տարբերակներ
Տարբերակ թիվ 1
4NH 3 (գազ) + 5O 2 (գազ) \u003d 4NO (գազ) + 6H 2 O (գազ),
Որոշեք, թե որ տեսակին է պատկանում այս ռեակցիան (էկզոտերմիկ կամ էնդոթերմիկ):
C 2 H 6 (գազ) + H 2 (գազ) \u003d 2CH 4 (գազ),
3. Հաշվե՛ք բ-լակտոգլոբուլինի հիդրացման ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան 25 0 С ջերմաստիճանում, որի համար DH 0 = -6,75 կՋ, DS 0 = -9,74 Ջ/Կ: Գնահատեք էնթալպիայի և էնտրոպիայի գործոնների ներդրումը:
Տարբերակ թիվ 2
1. Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
2NO 2 (գազ) + O 3 (գազ) \u003d O 2 (գազ) + N 2 O 5 (գազ),
օգտագործելով նյութերի ձևավորման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
Որոշեք, թե որ տեսակին է պատկանում այս ռեակցիան (էկզոտերմիկ կամ էնդոթերմիկ):
2. Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
օգտագործելով նյութերի այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
3. Հաշվե՛ք քիմոտրիպսինոգենի ջերմային դենատուրացիայի ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան 50 0 С ջերմաստիճանում, որի համար DH 0 = 417 կՋ, DS 0 = 1,32 Ջ/Կ։ Գնահատեք էնթալպիայի և էնտրոպիայի գործոնների ներդրումը:
Տարբերակ թիվ 3
1. Հաշվարկել բենզոլի հիդրոգենացման ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան ցիկլոհեքսանին երկու եղանակով, այսինքն՝ օգտագործելով նյութերի առաջացման և այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
Cu (պինդ) + ZnO (պինդ) = CuO (պինդ) + Zn (պինդ)
3. 12,7 գ պղնձի (II) օքսիդի ածխով (CO-ի առաջացմամբ) վերացման ժամանակ ներծծվում է 8,24 կՋ ջերմություն։ Որոշեք CuO-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան, եթե CO = -111 կՋ/մոլ:
Տարբերակ թիվ 4
1. Հաշվեք քիմիոսինթեզի ստանդարտ էթալպիան, որը տեղի է ունենում ավտոտրոֆ բակտերիաներում՝ Baglatoa և Thiothpix, ըստ փուլերի և ընդհանուր առմամբ.
2H 2 S (գազ) + O 2 (գազ) \u003d 2H 2 O (հեղուկ) + 2S (պինդ);
2S (պինդ) + 3O 2 (գազ) + 2H 2 O (հեղուկ) \u003d 2H 2 SO 4 (հեղուկ),
2. Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
C 6 H 12 O 6 (պինդ) \u003d 2C 2 H 5 OH (հեղուկ) + 2CO 2 (գազ),
օգտագործելով նյութերի այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
4HCl (գազ) + O 2 (գազ) \u003d 2Cl 2 (գազ) + 2H 2 O (հեղուկ)
հայտնի տվյալներ.
Տարբերակ թիվ 5
1. Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
2CH 3 Cl (գազ) + 3O 2 (գազ) \u003d 2CO 2 (գազ) + 2H 2 O (հեղուկ) + 2HCl (գազ),
օգտագործելով նյութերի ձևավորման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
Որոշեք, թե որ տեսակին է պատկանում այս ռեակցիան (էկզոտերմիկ կամ էնդոթերմիկ):
2. Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
C 6 H 6 (հեղուկ) + 3H 2 (գազ) \u003d C 6 H 12 (հեղուկ),
օգտագործելով նյութերի այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
3. Հաշվե՛ք տրիփսինի դենատուրացիայի ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան 50 0 С ջերմաստիճանում, որի համար DH 0 = 283 կՋ, DS 0 = 288 Ջ/Կ): Գնահատեք գործընթացի առաջընթացի հնարավորությունը:
Տարբերակ թիվ 6
1. Հաշվեք քիմոսինթեզի ստանդարտ էթալպիան ավտոտրոֆ բակտերիաներում Thiobacillus Thioparus.
5Na 2 S 2 O 3 × 5H 2 O (պինդ) + 7O 2 (գազ) \u003d 5Na 2 SO 4 (պինդ) + 3H 2 SO 4 (լավ) + 2S (պինդ) + 22H 2 O (լավ .),
Որոշեք, թե որ տեսակին է պատկանում այս ռեակցիան (էկզոտերմիկ կամ էնդոթերմիկ):
2. Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
C 6 H 5 NO 2 (հեղուկ) + 3H 2 (գազ) \u003d C 6 H 5 NH 2 (հեղուկ) + 2H 2 O (հեղուկ),
օգտագործելով նյութերի այրման ստանդարտ էթալպիաների արժեքները.
3. Գնահատեք էնթալպիայի և էնտրոպիայի գործոնների դերը ռեակցիայի համար.
H 2 O 2 (հեղուկ) + O 3 (գազ) \u003d 2O 2 (գազ) + H 2 O (հեղուկ)
հայտնի տվյալներ.
Որոշեք այն ջերմաստիճանը, որում ռեակցիան ինքնաբերաբար կշարունակվի:
Տարբերակ թիվ 7
1. Հաշվե՛ք CH 3 OH-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
CH 3 OH (հեղուկ) + 1,5O 2 (գազ) = CO 2 (գազ) + 2H 2 O (հեղուկ) DH 0 = -726,5 կՋ;
C (գրաֆիտ) + O 2 (գազ) \u003d CO 2 (գազ) DH 0 \u003d -393,5 կՋ;
H 2 (գազ) + 0,5O 2 (գազ) \u003d H 2 O (հեղուկ) DH 0 \u003d -286 կՋ:
2. Գնահատեք ինքնաբուխ ռեակցիայի հնարավորությունը.
8Al (պինդ) + 3Fe 3 O 4 (պինդ) \u003d 9Fe (պինդ) + Al 2 O 3 (պինդ)
ստանդարտ պայմաններում, եթե՝
3. Հաշվե՛ք DH 0-ի արժեքը գլյուկոզայի փոխակերպման հնարավոր ռեակցիաների համար.
1) C 6 H 12 O 6 (կր.) \u003d 2C 2 H 5 OH (հեղուկ) + 2CO 2 (գազ);
2) C 6 H 12 O 6 (կր.) + 6O 2 (գազ) \u003d 6CO 2 (գազ) + 6H 2 O (հեղուկ):
հայտնի տվյալներ.
Այս ռեակցիաներից որն է առաջացնում մեծ քանակությամբէներգիա՞
Տարբերակ թիվ 8
1. Հաշվեք MgCO 3-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
MgO (պինդ) + CO 2 (գազ) = MgCO 3 (պինդ) +118 կՋ;
C 2 H 6 (գազ) + H 2 (գազ) \u003d 2CH 4 (գազ)
հայտնի տվյալներ.
3. Հետևյալ օքսիդներից ո՞րը՝ CaO, FeO, CuO, PbO, FeO, Cr 2 O 3 կարող է ալյումինով վերածվել ազատ մետաղի՝ 298 K ջերմաստիճանում.
Տարբերակ թիվ 9
1. Հաշվե՛ք Ca 3 (PO 4) 2-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
3CaO (պինդ) + P 2 O 5 (պինդ) \u003d Ca 3 (PO 4) 2 (պինդ) DH 0 \u003d -739 կՋ;
P 4 (պինդ) + 5O 2 (գազ) \u003d 2P 2 O 5 (պինդ) DH 0 \u003d -2984 կՋ;
Ca (պինդ) + 0,5O 2 (գազ) \u003d CaO (պինդ) DH 0 \u003d -636 կՋ:
2. Գնահատեք ինքնաբուխ ռեակցիայի հնարավորությունը.
Fe 2 O 3 (պինդ) + 3CO (գազ) \u003d 2Fe (պինդ) + 3CO 2 (գազ)
ստանդարտ պայմաններում, եթե՝
3. Որոշեք, թե թվարկված օքսիդներից որ մեկը՝ CuO, PbO 2, ZnO, CaO, Al 2 O 3 կարող է ջրածնով վերածվել ազատ մետաղի՝ 298 Կ ջերմաստիճանում, եթե հայտնի է.
Տարբերակ թիվ 10
1. Հաշվեք էթանոլի առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
Այրվել է DH 0 C 2 H 5 OH \u003d -1368 կՋ / մոլ;
C (գրաֆիտ) + O 2 (գազ) \u003d CO 2 (գազ) + 393,5 կՋ;
H 2 (գազ) + O 2 (գազ) \u003d H 2 O (հեղուկ) +286 կՋ:
2. Հաշվե՛ք ռեակցիայի ստանդարտ էնտրոպիան.
C 2 H 2 (գազ) + 2H 2 (գազ) \u003d C 2 H 6 (գազ),
հայտնի տվյալներ.
3. Հաշվե՛ք էներգիայի քանակությունը, որը կթողարկվի մարդու օրգանիզմում, ով կերել է 2 հատ շաքարավազ՝ 5-ական գ, ենթադրելով, որ սախարոզայի նյութափոխանակության հիմնական միջոցը դրա օքսիդացումն է.
C 12 H 22 O 11 (պինդ) + 12O 2 (գազ) = 12CO 2 (գազ) + 11H 2 O (հեղուկ) = -5651 կՋ:
Տարբերակ թիվ 11
1. Հաշվե՛ք C 2 H 4 առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
C 2 H 4 (գազ) + 3O 2 (գազ) \u003d 2CO 2 (գազ) + 2H 2 O (հեղուկ) + 1323 կՋ;
C (գրաֆիտ) + O 2 (գազ) \u003d CO 2 (գազ) + 393,5 կՋ;
H 2 (գազ) + 0,5O 2 (գազ) = H 2 O (հեղուկ) +286 կՋ:
2. Առանց հաշվարկներ կատարելու, սահմանեք հետևյալ պրոցեսների DS 0 նշանը.
1) 2NH 3 (գազ) \u003d N 2 (գազ) + 3H 2 (գազ);
2) CO 2 (կր.) \u003d CO 2 (գազ);
3) 2NO (գազ) + O 2 (գազ) = 2NO 2 (գազ):
3. Որոշեք, թե ըստ ռեակցիայի որ հավասարման կշարունակվի ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծումը ստանդարտ պայմաններում.
1) H 2 O 2 (գազ) \u003d H 2 (գազ) + O 2 (գազ);
2) H 2 O 2 (գազ) \u003d H 2 O (հեղուկ) + 0.5O 2 (գազ),
Տարբերակ թիվ 12
1. Հաշվե՛ք ZnSO 4-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + SO 2 DH 0 = -890 կՋ;
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 DH 0 = -196 կՋ;
H 2 O (պինդ) \u003d H 2 O (հեղուկ),
H 2 O (հեղուկ) \u003d H 2 O (գազ),
H 2 O (պինդ) \u003d H 2 O (գազ):
հայտնի տվյալներ.
3. Հաշվե՛ք էներգիայի քանակությունը, որը կթողարկվի 10 գ բենզոլի այրման ժամանակ՝ ըստ հետեւյալ տվյալների.
Տարբերակ թիվ 14
1. Հաշվե՛ք PCl 5-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան հետևյալ տվյալներից.
P 4 (պինդ) + 6Cl 2 (գազ) = 4PCl 3 (գազ) DH 0 = -1224 կՋ;
PCl 3 (գազ) + Cl 2 (գազ) \u003d PCl 5 (գազ) DH 0 \u003d -93 կՋ:
2. Հաշվեք ածխածնի դիսուլֆիդի CS 2 առաջացման Գիբսի էներգիայի ստանդարտ փոփոխությունը հետևյալ տվյալներից.
CS 2 (հեղուկ) + 3O 2 (գազ) \u003d CO 2 (գազ) + 2SO 2 (գազ) DG 0 \u003d -930 կՋ;
CO 2 \u003d -394 կՋ / մոլ; SO 2 \u003d -300 կՋ / մոլ:
3. Գնահատեք էնթալպիայի և էնտրոպիայի գործոնների դերը ռեակցիայի համար.
CaCO 3 (պինդ) \u003d CaO (պինդ) + CO 2 (գազ)
հայտնի տվյալներ.
Որոշեք այն ջերմաստիճանը, որում ռեակցիան ինքնաբերաբար կշարունակվի:
Տարբերակ թիվ 15
1. Հաշվե՛ք բյուրեղահիդրատի առաջացման ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը CuSO 4 × 5H 2 O՝ ընթացող հավասարման համաձայն.
CuSO 4 (պինդ) + 5H 2 O (հեղուկ) \u003d CuSO 4 × 5H 2 O (պինդ),
Քիմիայի ամենակարևոր հարցերից մեկը քիմիական ռեակցիայի հնարավորության հարցն է։ Քիմիական ռեակցիայի հիմնարար իրագործելիության քանակական չափանիշը, մասնավորապես, համակարգի վիճակի բնորոշ ֆունկցիան է, որը կոչվում է Գիբսի էներգիա (G): Նախքան այս չափանիշի քննարկմանը անցնելը, անդրադառնանք մի շարք սահմանումների:
ինքնաբուխ գործընթացներ.Ինքնաբուխ գործընթացները գործընթացներ են, որոնք տեղի են ունենում առանց արտաքին աղբյուրից էներգիայի մատակարարման: Քիմիական շատ պրոցեսներ ինքնաբուխ են, օրինակ՝ շաքարի լուծարումը ջրում, մետաղների օքսիդացումն օդում (կոռոզիա) և այլն։
Հետադարձելի և անշրջելի գործընթացներ.Շատ քիմիական ռեակցիաներ ընթանում են մեկ ուղղությամբ, մինչև ռեակտիվները լիովին սպառվեն: Նման ռեակցիաները կոչվում են քիմիապես անշրջելի. Օրինակ է նատրիումի և ջրի փոխազդեցությունը:
Այլ ռեակցիաները առաջ են ընթանում սկզբում, իսկ հետո՝ առաջ և հակառակ ուղղությամբ՝ պայմանավորված ռեակցիայի արտադրանքների փոխազդեցությամբ։ Արդյունքում առաջանում է խառնուրդ, որը պարունակում է ինչպես սկզբնական նյութեր, այնպես էլ ռեակցիայի արտադրանք։ Նման ռեակցիաները կոչվում են քիմիապես շրջելի:Քիմիապես շրջելի գործընթացի արդյունքում. իրական (կայուն) քիմիական հավասարակշռություն, որը բնութագրվում է հետևյալ հատկանիշներով.
1) արտաքին ազդեցությունների բացակայության դեպքում համակարգի վիճակը անորոշ ժամանակով մնում է անփոփոխ.
2) ցանկացած փոփոխություն արտաքին պայմաններհանգեցնում է համակարգի վիճակի փոփոխության.
3) հավասարակշռության վիճակը կախված չէ նրանից, թե որ կողմից է այն հասել.
Իրական հավասարակշռության մեջ գտնվող համակարգի օրինակ է հավասարմոլեկուլային խառնուրդը
CO (g) + H 2 O (g) CO 2 (գ) + H 2 (գ):
Ջերմաստիճանի կամ այլ պայմանների ցանկացած փոփոխություն առաջացնում է հավասարակշռության փոփոխություն, այսինքն. համակարգի կազմի փոփոխություն.
Ի լրումն իրական հավասարակշռության, շատ հաճախ հանդիպում են թվացյալ (կեղծ, խանգարված) հավասարակշռություններ, երբ համակարգի վիճակը պահպանվում է ժամանակի մեջ շատ երկար ժամանակ, բայց համակարգի վրա փոքր ազդեցությունը կարող է հանգեցնել նրա վիճակի ուժեղ փոփոխության: Օրինակ՝ ջրածնի և թթվածնի խառնուրդը, որը սենյակային ջերմաստիճանում արտաքին ազդեցության բացակայության դեպքում կարող է անվերջ մնալ անփոփոխ։ Սակայն բավական է այս խառնուրդի մեջ ներմուծել պլատինացված ասբեստ (կատալիզատոր), քանի որ կսկսվի էներգետիկ ռեակցիա։
H 2 (g) + O 2 (g) \u003d H 2 O (գ),
հանգեցնելով սկզբնական նյութերի ամբողջական սպառմանը:
Եթե նույն կատալիզատորը նույն պայմաններում ներմուծվում է հեղուկ ջրի մեջ, ապա անհնար է ստանալ նախնական խառնուրդ։
Էնտրոպիա.Ցանկացած համակարգի վիճակը կարող է բնութագրվել ուղղակիորեն չափվող պարամետրերի արժեքներով (p, T և այլն): Սա համակարգի մակրո վիճակին բնորոշ:Համակարգի վիճակը կարելի է նկարագրել նաև համակարգի յուրաքանչյուր մասնիկի (ատոմ, մոլեկուլ) բնութագրերով՝ կոորդինատով, թրթռման հաճախականությամբ, պտույտի հաճախականությամբ և այլն։ Սա համակարգի միկրովիճակին բնորոշ:Համակարգերը բաղկացած են շատ մեծ թվով մասնիկներից, ուստի մեկ մակրովիճակը կհամապատասխանի տարբեր միկրովիճակների հսկայական քանակի: Այս թիվը կոչվում է վիճակի թերմոդինամիկական հավանականություն և նշվում է որպես Վ.
Թերմոդինամիկական հավանականությունը կապված է նյութի մեկ այլ հատկության հետ. էնտրոպիա (S, J / (մոլ. K)) -Բոլցմանի բանաձեւ
որտեղ R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է, իսկ N A-ն Ավոգադրոյի հաստատունն է:
Էնտրոպիայի ֆիզիկական իմաստը կարելի է բացատրել հետևյալ մտքի փորձով. Թող որոշ նյութի իդեալական բյուրեղը, ինչպիսին է նատրիումի քլորիդը, սառչի մինչև բացարձակ զրոյական ջերմաստիճան: Այս պայմաններում բյուրեղը կազմող նատրիումի և քլորի իոնները գործնականում անշարժ են դառնում, և այս մակրոսկոպիկ վիճակը բնութագրվում է մեկ միկրովիճակով, այսինքն. W=1, իսկ (3.13) S=0-ի համաձայն։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ իոնները սկսում են տատանվել բյուրեղային ցանցի հավասարակշռության դիրքերի շուրջ, մեծանում է մեկ մակրովիճակին համապատասխանող միկրովիճակների թիվը, հետևաբար՝ S>0։
Այսպիսով, էնտրոպիան համակարգի վիճակի խանգարման չափանիշ է։Համակարգի էնտրոպիան մեծանում է բոլոր գործընթացներում, որոնք ուղեկցվում են կարգի նվազմամբ (տաքացում, տարրալուծում, գոլորշիացում, տարրալուծման ռեակցիաներ և այլն)։ Գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում կարգի աճով (սառեցում, բյուրեղացում, սեղմում և այլն) հանգեցնում են էնտրոպիայի նվազմանը։
Էնտրոպիան վիճակի ֆունկցիա է, բայց ի տարբերություն այլ թերմոդինամիկական ֆունկցիաների, հնարավոր է փորձարարականորեն որոշել նյութի էնտրոպիայի բացարձակ արժեքը։ Այս հնարավորությունը հիմնված է Մ.Պլանկի պոստուլատի վրա, ըստ որի բացարձակ զրոյի դեպքում իդեալական բյուրեղի էնտրոպիան զրո է(թերմոդինամիկայի երրորդ օրենքը):
Նյութի էնտրոպիայի ջերմաստիճանային կախվածությունը որակապես ներկայացված է Նկ. 3.1.
Նկ. 3.1 երևում է, որ 0 Կ-ին հավասար ջերմաստիճանում նյութի էնտրոպիան զրո է։ Ջերմաստիճանի բարձրացմամբ էնտրոպիան սահուն աճում է, իսկ փուլային անցումների կետերում տեղի է ունենում էնտրոպիայի կտրուկ աճ, որը որոշվում է կապով.
(3.14)
որտեղ Δ f.p S, Δ f.p H և T f.p համապատասխանաբար էնտրոպիայի, էնթալպիայի և փուլային անցման ջերմաստիճանի փոփոխություններն են:
B նյութի էնտրոպիան ստանդարտ վիճակում նշվում է որպես . Շատ նյութերի համար ստանդարտ էնտրոպիաների բացարձակ արժեքները որոշվում են և տրվում են տեղեկատու գրքերում:
Էնտրոպիան, ինչպես ներքին էներգիան և էնթալպիան, վիճակի ֆունկցիա է, հետևաբար, գործընթացում համակարգի էնտրոպիայի փոփոխությունը կախված չէ դրա ուղուց և որոշվում է միայն համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակներով: Քիմիական ռեակցիայի ժամանակ էնտրոպիայի փոփոխությունը (3.10) կարելի է գտնել որպես ռեակցիայի արտադրանքների էնտրոպիաների և սկզբնական նյութերի էնտրոպիաների գումարի տարբերություն.
Ձևակերպումներից մեկում օգտագործվում է էնտրոպիա հասկացությունը թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը: Մեկուսացված համակարգերում միայն այն գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում էնտրոպիայի աճով (ΔS>0) կարող են ինքնաբերաբար շարունակվել:Մեկուսացված համակարգերը համակարգեր են, որոնք չեն փոխանակվում միջավայրըոչ նյութ, ոչ էներգիա: Համակարգերը, որոնցում տեղի են ունենում քիմիական գործընթացներ, չեն պատկանում մեկուսացված համակարգերին, քանի որ նրանք էներգիա են փոխանակում շրջակա միջավայրի հետ (ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն), և նման համակարգերում գործընթացները կարող են տեղի ունենալ նաև էնտրոպիայի նվազմամբ։
SO 2 (g) + 2H 2 S (g) \u003d 3S (t) + 2H 2 O (l), եթե ծծմբի օքսիդի (IV), ջրածնի սուլֆիդի, ծծմբի և ջրի ստանդարտ էնտրոպիաները 248,1 են; 205,64; 31.88 և 69.96 Ջ/(մոլ Կ) համապատասխանաբար:
Լուծում.Հիմնվելով (3.15) հավասարման վրա՝ կարող ենք գրել.
Այս ռեակցիայում էնտրոպիան նվազում է, ինչը կապված է գազային նյութերից պինդ և հեղուկ արտադրանքների առաջացման հետ։
Օրինակ 3.8.Առանց հաշվարկներ կատարելու՝ որոշե՛ք էնտրոպիայի փոփոխության նշանը հետևյալ ռեակցիաներում.
1) NH 4 NO 3 (գ) \u003d N 2 O (գ) + 2H 2 O (գ),
2) 2H 2 (գ) + O 2 (գ) \u003d 2H 2 O (գ),
3) 2H 2 (գ) + O 2 (գ) \u003d 2H 2 O (գ):
Լուծում.Ռեակցիայում (1) 1 մոլ NH 4 NO 3 բյուրեղային վիճակում առաջացնում է 3 մոլ գազ, հետևաբար՝ D r S 1 >0:
(2) և (3) ռեակցիաներում նվազում են և՛ մոլերի ընդհանուր թիվը, և՛ գազային նյութերի մոլերի քանակը։ Հետևաբար, D r S 2<0 и D r S 3 <0. При этом уменьшение энтропии в реакции (3) больше, чем в реакции (2) , так как S о (H 2 O (ж)) < S о (H 2 O (г)).
Գիբսի էներգիան(իզոբար-իզոթերմային պոտենցիալ): Շատ դեպքերում բնության մեջ ինքնաբուխ պրոցեսները տեղի են ունենում պոտենցիալ տարբերության առկայության դեպքում, օրինակ՝ էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը առաջացնում է լիցքի փոխանցում, իսկ գրավիտացիոն պոտենցիալների տարբերությունը՝ մարմնի անկում։ Այս գործընթացներն ավարտվում են, երբ հասնում է նվազագույն ներուժը: Քիմիական պրոցեսների շարժիչ ուժը, որոնք տեղի են ունենում մշտական ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում, իզոբար-իզոթերմալ պոտենցիալն է, որը կոչվում է. Գիբսի էներգիանև նշվում է Գ. Քիմիական գործընթացում Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը որոշվում է կապով
ΔG = ΔH –TΔS, (3.16)
որտեղ ΔG-ն քիմիական գործընթացի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունն է. ΔH-ն քիմիական գործընթացի էթալպիայի փոփոխությունն է. ΔS-ն քիմիական գործընթացի էնտրոպիայի փոփոխությունն է. T-ն ջերմաստիճանն է, Կ.
Հավասարումը (3.16) կարող է ներկայացվել հետևյալ ձևով.
∆H = ∆G + T∆S. (3.17)
(3.17) հավասարման իմաստն այն է, որ ռեակցիայի ջերմային ազդեցության մի մասը ծախսվում է աշխատանքի կատարման վրա (ΔG), իսկ մի մասը ցրվում է շրջակա միջավայր (TΔS):
Գիբսի էներգիան ինքնաբուխ ռեակցիայի հիմնարար հնարավորության չափանիշ է: Եթե ռեակցիայի ընթացքում Գիբսի էներգիան նվազում է, ապա գործընթացը կարող է ինքնաբերաբար ընթանալ հետևյալ պայմաններում.
ΔG< 0. (3.18)
Գործընթացն այս պայմաններում իրագործելի չէ, եթե
ΔG > 0. (3.19)
(3.18) և (3.19) արտահայտությունները միաժամանակ նշանակում են, որ հակադարձ ռեակցիան չի կարող (3.18) կամ կարող է (3.19) ընթանալ ինքնաբերաբար:
Ռեակցիան շրջելի է, այսինքն. կարող է հոսել ինչպես առաջ, այնպես էլ հետադարձ ուղղությամբ, եթե
Հավասարումը (3.20) քիմիական հավասարակշռության թերմոդինամիկական պայման է:
Հարաբերությունները (3.18) - (3.20) կիրառելի են նաև փուլային հավասարակշռությունների համար, այսինքն. այն դեպքերում, երբ նույն նյութի երկու փուլերը (ագրեգատային վիճակները) գտնվում են հավասարակշռության մեջ, օրինակ՝ սառույցը և հեղուկ ջուրը։
Էնթալպիա և էնտրոպիայի գործոններ.(3.16) և (3.18) հավասարումներից հետևում է, որ գործընթացները կարող են ընթանալ տարերայնորեն (ΔG)<0), если они сопровождаются уменьшением энтальпии (ΔH<0) и увеличением энтропии системы (ΔS>0): Եթե համակարգի էնթալպիան մեծանում է (ΔH>0), իսկ էնտրոպիան նվազում է (ΔS<0), то такой процесс протекать не может (ΔG>0): ΔS-ի և ΔΝ-ի այլ նշանների դեպքում գործընթացի ընթացքի հիմնարար հնարավորությունը որոշվում է էթալպիայի (ΔH) և էնտրոպիայի (ТΔS) գործոնների հարաբերակցությամբ:
Եթե ΔН>0 և ΔS>0, այսինքն. Քանի որ էնթալպիայի բաղադրիչը հակադրվում է, իսկ էնտրոպիայի բաղադրիչը նպաստում է գործընթացի ընթացքին, ռեակցիան կարող է ինքնաբերաբար շարունակվել էնտրոպիայի բաղադրիչի պատճառով, պայմանով, որ |ΔH|<|TΔS|.
Եթե էնթալպիական բաղադրիչը նպաստում է, իսկ էնտրոպիան հակազդում է գործընթացին, ապա ռեակցիան կարող է ընթանալ ինքնաբերաբար էթալպիական բաղադրիչի պատճառով, պայմանով, որ |ΔH|>|TΔS|:
Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ռեակցիայի ուղղության վրա.Ջերմաստիճանը ազդում է Գիբսի էներգիայի էնթալպիայի և էնտրոպիայի բաղադրիչների վրա, ինչը կարող է ուղեկցվել այդ ռեակցիաների Գիբսի էներգիայի նշանի փոփոխությամբ, հետևաբար՝ ռեակցիաների ուղղության փոփոխությամբ։ Ջերմաստիճանի մոտավոր գնահատման համար, որի դեպքում փոխվում է Գիբսի էներգիայի նշանը, մենք կարող ենք անտեսել ΔН և ΔS-ի կախվածությունը ջերմաստիճանից։ Այնուհետև հավասարումից (3.16) հետևում է, որ Գիբսի էներգիայի նշանը կփոխվի ջերմաստիճանում.
Ակնհայտ է, որ ջերմաստիճանի փոփոխությամբ Գիբսի էներգիայի նշանային փոփոխությունը հնարավոր է միայն երկու դեպքում՝ 1) ΔН>0 և ΔS>0 և 2) ΔН.<0 и ΔS<0.
Ստանդարտ Գիբսի առաջացման էներգիան 1 մոլ միացության առաջացման ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունն է պարզ նյութերից, որոնք կայուն են ստանդարտ պայմաններում։ Պարզ նյութերի առաջացման Գիբսի էներգիան ենթադրվում է զրո։ Նյութերի առաջացման ստանդարտ Գիբսի էներգիաները կարելի է գտնել համապատասխան տեղեկատու գրքերում:
Քիմիական ռեակցիայի Գիբսի էներգիան:Գիբսի էներգիան վիճակի ֆունկցիա է, այսինքն. դրա փոփոխությունը գործընթացում կախված չէ դրա հոսքի ուղուց, այլ որոշվում է համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակներով: Հետևաբար, քիմիական ռեակցիայի Գիբսի էներգիան (3.10) կարելի է հաշվարկել բանաձևով
Նկատի ունեցեք, որ Δ r G-ով ռեակցիայի հիմնական հնարավորության մասին եզրակացությունները կիրառելի են միայն այն պայմանների համար, որոնց համար հաշվարկվում է ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը։ Եթե պայմանները տարբերվում են ստանդարտից, ապա հավասարման միջոցով կարելի է գտնել Δ r G Վան Հոֆի իզոթերմներ, որը գազերի միջև (3.10) ռեակցիայի համար գրվում է որպես
(3.23)
և լուծված նյութերի միջև
(3.24)
որտեղ են համապատասխան նյութերի մասնակի ճնշումները. c A, c B, c D, c E-ը համապատասխան լուծված նյութերի կոնցենտրացիաներն են. a, b, d, e-ն համապատասխան ստոյխիոմետրիկ գործակիցներն են:
Եթե ռեակտիվները գտնվում են ստանդարտ վիճակում, ապա (3.23) և (3.24) հավասարումները դառնում են հավասարում.
Օրինակ 3.9.Որոշեք ռեակցիայի հնարավորությունը NH 3 (g) + HCl (g) \u003d NH 4 Cl (k) ստանդարտ պայմաններում 298,15 Կ ջերմաստիճանում ՝ օգտագործելով ձևավորման ստանդարտ էնթալպիաների և էնտրոպիաների տվյալները:
Լուծում.Հեսսի օրենքի առաջին եզրակացության հիման վրա մենք գտնում ենք ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան.
; ռեակցիան էկզոթերմիկ է, հետևաբար, էթալպիական բաղադրիչը նպաստում է ռեակցիային:
Ռեակցիայի էնտրոպիայի փոփոխությունը հաշվում ենք ըստ հավասարման
Ռեակցիան ուղեկցվում է էնտրոպիայի նվազմամբ, ինչը նշանակում է, որ էնտրոպիայի բաղադրիչը հակադարձում է ռեակցիային։
Մենք գտնում ենք գործընթացի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը՝ համաձայն (3.16) հավասարման.
Այսպիսով, այս ռեակցիան կարող է ինքնաբերաբար շարունակվել ստանդարտ պայմաններում:
Օրինակ 3.10.Օգտագործելով ձևավորման ստանդարտ էնթալպիաների և էնտրոպիայի տվյալները, որոշեք, թե ինչ ջերմաստիճանի հավասարակշռություն տեղի կունենա համակարգում N 2 (գ) + 3H 2 (գ) \u003d 2NH 3 (գ):
Լուծում.Համակարգի հավասարակշռության պայմանը ΔG=0 է։ Դա անելու համար, օգտագործելով (3.21) կապը, գտնում ենք այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում ΔG=0: Հաշվեք ռեակցիայի ստանդարտ էնթալպիան և էնտրոպիան.
Էնթալպիական բաղադրիչը նպաստում է, իսկ էնտրոպիայի բաղադրիչը հակադրվում է ռեակցիային, ինչը նշանակում է, որ որոշակի ջերմաստիճանում հնարավոր է փոխել Գիբսի էներգիայի նշանը, այսինքն՝ փոխել ռեակցիայի ուղղությունը։
Հավասարակշռության պայմանը կգրվի հետևյալ կերպ.
∆G = ∆H –T∆S,
կամ փոխարինելով թվային արժեքները՝ ստանում ենք
0 \u003d - 92,38 - T (-198,3) 10 -3:
Հետևաբար, ռեակցիան ջերմաստիճանում կլինի հավասարակշռության մեջ
TO.
Այս ջերմաստիճանից ցածր ռեակցիան կշարունակվի դեպի առաջ, իսկ այս ջերմաստիճանից բարձր՝ հակառակ ուղղությամբ:
Օրինակ 3.11. T որոշակի ջերմաստիճանում A®B էնդոթերմիկ ռեակցիան գործնականում ավարտվում է: Որոշե՛ք՝ ա) ռեակցիայի D r S նշանը. բ) նշանի DG ռեակցիայի B ® A ջերմաստիճանում T; գ) B ® A ռեակցիայի հնարավորությունը ցածր ջերմաստիճաններում:
Լուծում.ա) A ® B ռեակցիայի ինքնաբուխ առաջացումը ցույց է տալիս, որ DG<0. Поскольку DН>0, ապա հավասարումից
DG = DH - TDS ենթադրում է, որ DS>0; հակադարձ ռեակցիայի համար B ® A DS<0.
բ) A ® B DG ռեակցիայի համար<0. Следовательно, для обратной реакции при той же температуре DG>0.
գ) A ® B ռեակցիան էնդոթերմիկ է (DH<0), следовательно, обратная реакция В ® А экзотермическая. При низких температурах абсолютная величина члена TDS мала, так что знак DG определяется знаком DН. Следовательно, при достаточно низких температурах протекание реакции В ® А возможно.
Օրինակ 3.12.Հաշվեք Գիբսի էներգիայի արժեքը և որոշեք, թե արդյոք CO + Cl 2 ÛCOCl 2 ռեակցիան հնարավոր է 700 Կ ջերմաստիճանում, եթե այս ջերմաստիճանում ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը 10,83 ատմ -1 է, և բոլոր բաղադրիչների մասնակի ճնշումները՝ նույնը և մեկին հավասար:
Լուծում. A + B Û C + D ռեակցիայի D r G 0 և K r հարաբերությունը տրված է իզոթերմի հավասարմամբ (3.22)
Ստանդարտ պայմաններում, երբ յուրաքանչյուր ռեակտիվ նյութի մասնակի ճնշումը 1 ատմ է, այս հարաբերակցությունը կունենա ձև.
Հետևաբար, ռեակցիան T=700 K-ում կարող է ինքնաբերաբար ընթանալ առաջի ուղղությամբ։
Հարցեր և առաջադրանքներ ինքնուրույն ուսումնասիրության համար
1. Տրե՛ք ճնշման և ջերմաստիճանի թվային արժեքները միավորների միջազգային համակարգում, ինչպես նաև մթնոլորտներում, սնդիկի միլիմետրերով և Ցելսիուսի աստիճաններով, որոնք համապատասխանում են ստանդարտ և նորմալ պայմաններին:
2. Ի՞նչ պայման են բավարարում պետական գործառույթները։ Ի՞նչն է որոշում գործընթացում պետական ֆունկցիայի արժեքի փոփոխությունը:
3. Ի՞նչ պարամետրերի կայունությունն է բնութագրում իզոբար-իզոթերմային և իզոխորիկ-իզոթերմ գործընթացները:
4. Ձևակերպե՛ք թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը.
5. Ինչ պայմաններում գործընթացի ջերմային ազդեցությունը կլինի՝ ա) հավասար այս գործընթացի էթալպիայի փոփոխությանը. բ) հավասար է գործընթացի ներքին էներգիայի փոփոխությանը:
6. Քիմիական ռեակցիան տեղի է ունենում փակ ռեակտորում։ Ո՞ր վիճակի ֆունկցիայի փոփոխությունը կորոշի ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը:
7. Քիմիական ռեակցիայի ժամանակ համակարգի ջերմաստիճանը բարձրանում է։ Արդյո՞ք այս գործընթացը էկզոթերմիկ է, թե՞ էնդոթերմիկ: Ի՞նչ նշան (+) կամ (-) ունի այս գործընթացի էթալպիական փոփոխությունը:
8. Ձևակերպե՛ք Հեսսի օրենքը.
9. Սահմանե՛ք «նյութի առաջացման ստանդարտ էթալպիա» տերմինը։
10. Որո՞նք են մոլեկուլային քլորի առաջացման ստանդարտ էթալպիաները և կայուն են 298 K ջերմաստիճանում երկաթի α-Fe մոդիֆիկացիան:
11. Սպիտակ ֆոսֆորի առաջացման ստանդարտ էթալպիան զրոյական է, իսկ կարմիրը՝ (-18,41) կՋ/մոլ։ Ալոտրոպային փոփոխություններից որն է ավելի կայուն 25 o C ջերմաստիճանում.
12. Ձևակերպե՛ք Հեսսի օրենքի 1-ին հետևանքը.
13. Սահմանե՛ք «նյութի այրման ստանդարտ էթալպիա» հասկացությունը։
14. Ինչպե՞ս են ածխածնի երկօքսիդի առաջացման ստանդարտ էթալպիան և այրման ստանդարտ էթալպիան կայուն T = 298 K ածխածնի գրաֆիտի ձևափոխման դեպքում:
15. Բերե՛ք ինքնաբուխ քիմիական պրոցեսների 3 օրինակ:
16. Թվարկե՛ք քիմիական (ճշմարիտ) հավասարակշռության նշանները:
17. Բերե՛ք գործընթացների օրինակներ, որոնք ուղեկցվում են՝ ա) էնտրոպիայի աճով. բ) էնտրոպիայի նվազում.
18. Ի՞նչ նշան պետք է ունենա ինքնաբուխ առաջացող ռեակցիայի էնտրոպիայի փոփոխությունը, եթե Δ r Н=0:
19. Ի՞նչ նշան պետք է ունենա կալցիումի կարբոնատի ջերմային տարրալուծման ռեակցիայի էնտրոպիայի փոփոխությունը. Ինչո՞ւ։ Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումը։
20. Ռեակցիայի մասնակիցների ի՞նչ թերմոդինամիկական հատկություններ է պետք իմանալ՝ ռեակցիայի հնարավորության հարցը լուծելու համար։
21. Գազերի միջեւ էկզոտերմիկ ռեակցիան ուղեկցվում է ծավալի մեծացմամբ։ Ի՞նչ կարելի է ասել նման արձագանքի հավանականության մասին։
22. Հետևյալ դեպքերից ո՞ր դեպքում է հնարավոր ջերմաստիճանի փոփոխությամբ փոխել ռեակցիայի ուղղությունը՝ ա) ԴՀ.<0, DS<0; б) DH>0, DS>0; գ) ԴՀ<0, DS>0; դ) DH>0, DS<0?
23. Գտե՛ք գազային ծծմբի(IV) օքսիդի թթվածնով գազային ծծմբի(VI) օքսիդի օքսիդացման ստանդարտ էթալպիան: SO 2 - (-297 կՋ / մոլ) և SO 3 - (-395 կՋ / մոլ) ձևավորման ստանդարտ էթալպիաներ:
Պատասխան՝ -196 կՋ։
24. Նշե՛ք էնտրոպիայի փոփոխության նշանը հետևյալ ռեակցիաներում.
ա) CO (G) + H 2 (G) \u003d C (T) + H 2 O (G);
բ) CO 2 (G) + C (T) \u003d 2CO (G);
գ) FeO (T) + CO (G) \u003d Fe (T) + CO 2 (G);
դ) H 2 O (W) \u003d H 2 O (G);
Պատասխան՝ ա) (-); բ) (+); գ) (~ 0); դ) (+), ե) (-):
25. Գտե՛ք գազային ծծմբի(IV) օքսիդի թթվածնով գազային ծծմբի(VI) օքսիդին օքսիդացման ռեակցիայի ստանդարտ էնտրոպիան: SO 2-ի ձևավորման ստանդարտ էնտրոպիա - (248 Ջ / (մոլ K), SO 3 - (256 J / (մոլ K)), O 2 - (205 J / (մոլ K)):
Պատասխան՝ -189 Ժ/Կ.
26. Գտե՛ք ացետիլենից բենզոլի սինթեզի ռեակցիայի էթալպիան, եթե բենզոլի այրման էթալպիան է (-3302 կՋ/մոլ), իսկ ացետիլինը` (-1300 կՋ/մոլ):
Պատասխան՝ - 598 կՋ։
27. Գտե՛ք նատրիումի բիկարբոնատի տարրալուծման ռեակցիայի Գիբսի ստանդարտ էներգիան: Այս պայմաններում հնարավո՞ր է, որ ռեակցիան ինքնաբուխ ընթանա։
Պատասխան՝ 30,88 կՋ։
28. Գտեք 2Fe (T) + 3H 2 O (G) \u003d Fe 2 O 3 (T) + 3H 2 (G) ռեակցիայի ստանդարտ Գիբսի էներգիան (ածխածնային պողպատի կոռոզիոն ռեակցիաները ջրային գոլորշու հետ): Այս պայմաններում հնարավո՞ր է, որ ռեակցիան ինքնաբուխ ընթանա։
Պատասխան՝ -54,45 կՋ։
29. Ի՞նչ ջերմաստիճանի դեպքում քիմիական հավասարակշռություն տեղի կունենա 2NO (g) + O 2 (g) Û 2NO 2 (g) համակարգում:
Պատասխան՝ 777 Կ.
30. Գտե՛ք 1 գ ջրի (գոլորշիացման հատուկ ջերմություն) գոլորշիացման գործընթացի ջերմային ազդեցությունը 298 Կ ջերմաստիճանում, եթե H 2 O (լ) առաջացման ստանդարտ էթալպիան (-285,84 կՋ/մոլ) է. իսկ գազային՝ (-241,84 կՋ /մոլ)։
Պատասխան՝ 2,44 կՋ / գ:
3.4 Ընթացիկ և միջանկյալ հսկողության առաջադրանքներ
Բաժին I
1. Թթվածնում գրաֆիտի այրման ժամանակ ածխածնի երկօքսիդի առաջացման գործընթացը կարող է ընթանալ երկու եղանակով.
I. 2C (g) + O 2 (g) \u003d 2CO (g); 2CO (g) + O 2 \u003d 2CO 2 (g), D r H ° \u003d -566 կՋ:
II. C (գր) + O 2 (գ) \u003d CO 2 (գ), D r H ° \u003d -393 կՋ:
Գտեք D f H°(CO):
Պատասխան՝ -110 կՋ/մոլ։
2. Հաշվե՛ք ածխածնի օքսիդի (CO) առաջացման և այրման էթալպիան հետևյալ ռեակցիաների հիման վրա.
I. 2C (g) + O 2 (g) \u003d 2CO (g), D r H ° \u003d -220 կՋ:
II. 2CO (g) + O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g), D r H ° \u003d -566 կՋ:
Պատասխան՝ -110 կՋ/մոլ; -283 կՋ/մոլ.
3. Ջերմաքիմիական հավասարումից գտե՛ք նատրիումի սուլֆիտի առաջացման ստանդարտ էթալպիան.
4Na 2 SO 3 (cr) \u003d 3Na 2 SO 3 (cr) + Na 2 S (cr) - 181,1 կՋ,
Եթե 
կՋ/մոլ և 
կՋ/մոլ.
Պատասխան՝ -1090 կՋ/մոլ։
4. Գտե՛ք մեթանի այրման ստանդարտ էթալպիան՝ CH 4 (g) + 2O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (g), D r H ° \u003d -802 կՋ ռեակցիայի հիման վրա:
Պատասխան՝ -802 կՋ/մոլ։
5. Կանխատեսեք՝ դրական կլինի, թե բացասական
ռեակցիաներում համակարգի էնտրոպիայի փոփոխություն.
ա) H 2 O (g) ® H 2 O (g) (25 ° C ջերմաստիճանում);
բ) CaCO 3 (t) ® CaO (t) + CO 2 (g);
գ) N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g);
դ) N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g);
ե) Ag + (լուծույթ) + Cl - (լուծույթ) = AgCl (t):
Բացատրություններ տվեք՝ առանց հաշվարկներ կատարելու։
Պատասխան՝ ա) +; բ) +; V) -; դ) ~ 0; ե) -.
6. Կանխատեսեք DS համակարգի նշանը ստորև նշվածներից յուրաքանչյուրում
գործընթացները:
ա) 1 մոլ CCl 4 (g) գոլորշիացում;
բ) Br 2 (g) → Br 2 (g);
գ) AgCl(t) տեղումներ NaCl(aq.) և AgNO 3 (aq.) խառնելով:
Բացատրություններ տվեք։
Պատասխան՝ ա) +; բ) -; V) -.
7. Օգտագործելով ստանդարտ պայմաններում նյութերի էնտրոպիաների բացարձակ արժեքների աղյուսակային արժեքները (S °), համեմատեք նյութերի բացարձակ էնտրոպիաների արժեքները 298 Կ ջերմաստիճանում հետևյալ զույգերից յուրաքանչյուրում. :
ա) O 2 (g) և O 3 (g);
բ) C (ադամանդ) և C (գրաֆիտ);
գ) NaCl (t) և MgCl 2 (t):
Բացատրե՛ք S°-ի տարբերության պատճառը յուրաքանչյուր դեպքում:
8. Հաշվե՛ք D r S° ռեակցիաների համար
ա) N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (գ); բ) 2SO 2 (գ) + O 2 (գ) \u003d 2SO 3 (գ),
օգտագործելով նյութերի բացարձակ էնտրոպիաների աղյուսակային արժեքները ստանդարտ պայմաններում:
Պատասխան՝ ա) -197.74 Ժ/Կ; բ) -188.06 Ժ/Կ.
9. Օգտագործելով բացարձակ en-ի աղյուսակային արժեքները
տրոպիում (S°), հաշվարկել D r S° հետևյալ գործընթացների համար.
ա) CO (g) + 2H 2 (g) \u003d CH 3 OH (g);
բ) 2HCl (g) + Br 2 (g) \u003d 2HBr (g) + Cl 2 (g);
գ) 2NO 2 (գ) = N 2 O 4 (գ):
Արդյո՞ք D r S-ի նշանը յուրաքանչյուր դեպքում համամիտ է այն բանի հետ, որը պետք է ակնկալել որակական ներկայացումների հիման վրա: Բացատրեք պատասխանները:
Պատասխան՝ ա) -218.83 Ժ/Կ; բ) 94.15 Ժ/Կ; գ) -175,77 Ժ/Կ.
10. CO (գ) առաջացման ստանդարտ էթալպիան -110,5 կՋ/մոլ է: 2 մոլ CO (գ) այրումից ազատվել է 566 կՋ ջերմություն։ Հաշվիր
Պատասխան՝ -393,5 կՋ/մոլ։
11. Որոշեք 100 կգ կրաքարը ջրով մարելիս արտանետվող ջերմության քանակը՝ CaO (k) + H 2 O (l) \u003d Ca (OH) 2 (k), եթե CaO (k) ձևավորման ստանդարտ ջերմությունները. H2O (l), Ca(OH) 2(k) համապատասխանաբար -635.14; -285,84; -986.2 կՋ/մոլ.
Պատասխան՝ -1165357,2 կՋ։
12. Որոշեք ջրածնի պերօքսիդի (H 2 O 2) ջրի և թթվածնի տարրալուծման էթալպիան՝ օգտագործելով ստորև բերված տվյալները.
SnCl 2 (p) + 2HCl (p) + H 2 O 2 (p) \u003d SnCl 4 (p) + 2H 2 O (l), D r H ° \u003d -393.3 կՋ;
SnCl 2 (p) + 2HCl (p) + 1 / 2O 2 (g) \u003d SnCl 4 (p) + H 2 O (l), D r H ° \u003d -296,6 կՋ:
Պատասխան՝ - 96,7 կՋ։
13. Հաշվե՛ք ջերմության քանակությունը, որն արտանետվում է օրական 10 6 կգ ամոնիակի արտադրության ժամանակ, եթե.
Պատասխան՝ -2.7. 10 9 կՋ.
14. Որոշել՝ հիմնվելով հետեւյալ տվյալների վրա.
P 4 (cr) + 6Cl 2 (g) \u003d 4PCl 3 (l), D r H ° \u003d -1272,0 կՋ;
PCl 3 (g) + Cl 2 (g) \u003d PCl 5 (cr), D r H ° \u003d -137,2 կՋ:
Պատասխան՝ -455,2 կՋ/մոլ։
15. Հաշվեք ռեակցիայի էթալպիայի փոփոխությունը ստանդարտ պայմաններում՝ H 2 (g) + 1 / 3O 3 (g) \u003d H 2 O (g)՝ հիմնվելով հետևյալ տվյալների վրա.
2O 3 (g) \u003d 3O 2 (g), D r H ° \u003d -288.9 կՋ,
կՋ/մոլ.
Պատասխան՝ -289,95 կՋ։
16. Հաշվե՛ք PbO առաջացման ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան՝ օգտագործելով հետևյալ տվյալները.
1) 2Pb (cr) + O 2 (g) \u003d 2PbO 2 (cr) - 553,2 կՋ;
2) 2PbO 2 (cr) \u003d 2PbO (cr)) + O 2 (գ) + 117,48 կՋ.
Պատասխան՝ -217,86 կՋ/մոլ։
17. Հաշվե՛ք CuCl-ի առաջացման ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան՝ օգտագործելով հետեւյալ տվյալները.
1) CuCl 2 (cr) + Cu (cr) = 2 CuCl (cr) - 63,5 կՋ;
2) Cu (cr) + Cl 2 (g) = CuCl 2 (cr) - 205,9 կՋ:
Պատասխան՝ 134,7 կՋ/մոլ։
18. Հաշվե՛ք Δ f H° մեթիլ սպիրտը հեղուկ վիճակում՝ իմանալով հետեւյալ տվյալները.
H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \u003d H 2 O (g), D r H ° \u003d -285,8 կՋ;
C (գր) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g), D r H ° \u003d -393,7 կՋ;
CH 3 OH (l) + 3 / 2O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (l), D r H ° \u003d -715,0 կՋ:
Պատասխան՝ -250,3 կՋ/մոլ։
19. Բենզոլի և ացետիլենի այրման ստանդարտ էթալպիաներն են՝ համապատասխանաբար -3270 և -1302 կՋ/մոլ: Որոշեք ացետիլենի բենզոլի փոխակերպման D r H °: 3C 2 H 2 (գ) \u003d C 6 H 6 (գ):
Պատասխան՝ -636 կՋ։
20. Որոշել երկաթի օքսիդի առաջացման ստանդարտ էթալպիան (III), եթե 20 գ երկաթի օքսիդացման ժամանակ արձակվել է 146,8 կՋ ջերմություն:
Պատասխան՝ -822 կՋ/մոլ։
21. Հաշվե՛ք ջերմության քանակությունը, որն արտանետվում է 22,4 լիտր ամոնիակ (n.o.) ստանալու ժամանակ, եթե.
N 2 (g) + 3H 2 (g) \u003d 2NH 3 (g), D r H ° \u003d -92 կՋ:
Պատասխան՝ -46 կՋ։
22. Որոշե՛ք Δ f H° էթիլենը՝ օգտագործելով հետեւյալ տվյալները.
C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g) + 2H 2 O (g) -1323 կՋ;
C (գր) + O 2 (գ) \u003d CO 2 (գ) -393,7 կՋ;
H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \u003d H 2 O (գ) -241,8 կՋ:
Պատասխան՝ 52 կՋ/մոլ։
23. Հաշվե՛ք F (g) + Li (g) ռեակցիայի էթալպիան \u003d F - (g) + Li + (g),
եթե F (g) + e \u003d F - (g) -322 կՋ / մոլ;
Li (g) \u003d Li + (g) + e + 520 կՋ / մոլ:
Պատասխան՝ 198 կՋ։
24. Հաշվե՛ք Hg 2 Br 2-ի առաջացման ստանդարտ էթալպիան՝ օգտագործելով հետեւյալ տվյալները.
1) HgBr 2 (cr) + Hg (g) = Hg 2 Br 2 (cr) - 37,32 կՋ;
2) HgBr 2 (cr) \u003d Hg (l) + Br 2 (l) + 169,45 կՋ.
Պատասխան՝ -206,77 կՋ/մոլ։
25. Հաշվե՛ք նատրիումի բիկարբոնատի առաջացման ստանդարտ էթալպիան՝ օգտագործելով հետեւյալ տվյալները.
2NaHCO 3 (cr) \u003d Na 2 CO 3 (cr) + CO 2 (գ) + H 2 O (գ) + 130,3 կՋ,
Եթե 
կՋ / մոլ;
C (գր) + O 2 (գ) \u003d CO 2 (գ) - 393,7 կՋ; H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \u003d H 2 O (գ) -241,8 կՋ:
Պատասխան՝ -947,4 կՋ/մոլ։
26. Հաշվե՛ք CaCO 3 (cr) առաջացման ստանդարտ էթալպիան՝ օգտագործելով հետևյալ տվյալները.
Ca (OH) 2 (c) + CO 2 (g) \u003d CaCO 3 (cr) + 173,9 կՋ;
C (գր) + O 2 (գ) \u003d CO 2 (գ) - 393,7 կՋ;
կՋ/մոլ.
Պատասխան՝ -1206 կՋ/մոլ։
27. Որոշել երկաթի օքսիդի առաջացման ստանդարտ էթալպիան (III), եթե ռեակցիայի ժամանակ.
2Fe + Al 2 O 3 \u003d Fe 2 O 3 + 2Al
յուրաքանչյուր 80 գ Fe 2 O 3-ի համար ներծծվում է 426,5 կՋ ջերմություն, 
կՋ/մոլ.
Պատասխան՝ -823 կՋ/մոլ։
28. Որքա՞ն ջերմություն պետք է ծախսվի 11,2 կգ երկաթ ստանալու համար, եթե ջերմաքիմիական հավասարման համաձայն FeO (t) + H 2 (գ) \u003d Fe (t) + H 2 O (գ) + 23 կՋ. .
Պատասխան՝ 4600 կՋ։
29. Գտե՛ք ադամանդի այրման ջերմությունը, եթե գրաֆիտի այրման ստանդարտ ջերմությունը -393,51 կՋ/մոլ է, իսկ ջերմությունը՝
իսկ փուլային անցումը С(գրաֆիտ) ® С(ադամանդ) է
1,88 կՋ/մոլ.
Պատասխան՝ -395,39 կՋ / մոլ.
30. Որքա՞ն ջերմություն է արձակվում, երբ 1 կգ կարմիր ֆոսֆորը վերածվում է սև ֆոսֆորի, եթե հայտնի է.
որ կարմիր և սև ֆոսֆորի առաջացման ստանդարտ էթալպիաները համապատասխանաբար -18,41 և -43,20 կՋ/մոլ են։
Պատասխան՝ -800 կՋ։
Բաժին II
Հաշվարկել 25 °C ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի ստանդարտ փոփոխությունը ձևավորման ստանդարտ էնթալպիաների և քիմիական միացությունների բացարձակ էնտրոպիաների արժեքներից և հաստատել ինքնաբուխ ռեակցիայի հնարավորությունը.
1. 4NH 3g + 5O 2g = 4NO g + 6H 2 O g.
Պատասխան՝ -955,24 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
2. SO 2g + 2H 2 S g \u003d 3S-ից + 2H 2 O ջրհոր:
Պատասխան՝ -107,25 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
3. 2H 2 S g + 3O 2g = 2H 2 O g + 2SO 2g:
Պատասխան՝ -990,48 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
4. 2NO g + O 3g + H 2 O ջրհոր \u003d 2HNO 3g:
Պատասխան՝ - 260,94 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
5. 3Fe 2 O 3k + CO g \u003d 2Fe 3 O 4k + CO 2g:
Պատասխան՝ - 64,51 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
6. 2CH 3 OH w + 3O 2g \u003d 4H 2 Og + 2CO 2g:
Պատասխան՝ - 1370,46 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
7. CH 4g + 3CO 2g \u003d 4CO g + 2H 2 O g.
Պատասխան՝ 228,13 կՋ; ռեակցիան հնարավոր չէ.
8. Fe 2 O 3k + 3CO g \u003d 2Fe k + 3CO 2g:
Պատասխան՝ -31,3 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
9. C 2 H 4g + 3O 2g \u003d 2CO 2g + 2H 2 O g.
Պատասխան՝ -1313,9 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
10. 4NH 3g + 3O 2g = 6H 2 O g + 2N 2g.
Պատասխան՝ -1305,69 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
11. 4NO 2g + O 2g + 2H 2 O x = 4HNO 3g.
Պատասխան՝ -55,08 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
12. 2HNO 3l + NO g = 3NO 2g + H 2 O l.
Պատասխան՝ -7,71 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
13. 2C 2 H 2g + 5O 2g \u003d 4CO 2g + 2H 2 O g.
Պատասխան՝ -2452,81 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
14. Fe 3 O 4k + 4H 2g \u003d 3Fe-ից + 4H 2 O g:
Պատասխան՝ 99,7 կՋ; ռեակցիան հնարավոր չէ.
15. 2Fe 2 O 3k + 3C k \u003d 4Fe k + 3CO 2g.
Պատասխան՝ 297,7 կՋ; ռեակցիան հնարավոր չէ.
16. Fe 3 O 4k + 4CO g \u003d 3Fe k + 4CO 2g.
Պատասխան՝ -14,88 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
17. 2H 2 S g + O 2g \u003d 2H 2 O ջրհոր + 2S գ.
Պատասխան՝ -407,4 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
18. Fe 2 O 3k + 3H 2g \u003d 2Fe-ից + 3H 2 O g.
Պատասխան՝ 54,47 կՋ; ռեակցիան հնարավոր չէ.
Քիմիական ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի ստանդարտ փոփոխությունը 25 °C ջերմաստիճանում հաշվարկեք ձևավորման ստանդարտ էնթալպիաների և քիմիական միացությունների բացարձակ էնտրոպիաների արժեքներից և որոշեք, թե որ ջերմաստիճանի հավասարակշռությունը տեղի կունենա համակարգում:
19. 4HCl g + O 2g ↔ 2Cl 2g + 2H 2 O f.
Պատասխան՝ -93,1 կՋ; ~ 552 Կ.
20. Cl 2g + 2HI g ↔ I 2c + 2HCl g.
Պատասխան՝ -194,0 կՋ; ~ 1632 Կ.
21. SO 2g + 2CO g ↔ 2CO 2g + S գ.
Պատասխան՝ -214,24 կՋ; ~ 1462 Կ.
22. CH 4g + 2H 2 Og ↔ CO 2g + 4H 2g.
Պատասխան՝ 113,8 կՋ; ~ 959 Կ.
23. CO g + 3H 2g ↔ CH 4g + H 2 O g.
Պատասխան՝ -142,36 կՋ; ~ 963 Կ.
Հաշվե՛ք քիմիական ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը 350 °C ջերմաստիճանում առաջացման ստանդարտ էնթալպիաներից և քիմիական միացությունների բացարձակ էնտրոպիաներից: Անտեսեք D f H° և S° ջերմաստիճանի կախվածությունը: Սահմանեք ինքնաբուխ ռեակցիաների հնարավորությունը.
24. 2PH 3g + 4O 2g = P 2 O 5k + 3H 2 O g.
Պատասխան՝ 1910,47 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
25. Cl 2 g + SO 2 g + 2H 2 O w = H 2 SO 4 w + 2HCl g.
Պատասխան՝ -80,0 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
26. P 2 O 5k + 5C k \u003d 2P k + 5CO գ.
Պատասխան՝ 860,0 կՋ; ռեակցիան հնարավոր չէ.
27. 2CO g + SO 2g \u003d S-ից + 2CO 2g:
Պատասխան՝ -154,4 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
28. CO 2g + 4H 2g \u003d CH 4g + 2H 2 O g.
Պատասխան՝ -57,9 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
29. NO g + O 3 g = O 2 g + NO 2 g:
Պատասխան՝ -196,83 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
30. CH 4g + 2O 2g \u003d CO 2g + 2H 2 O g.
Պատասխան՝ -798,8 կՋ; ռեակցիան հնարավոր է.
Բեռնվում է...
