Для реакции 2 SO3 = 2 SO2 + O2


рассчитать


Изменение энтальпии dH (298)

Изменение энтропии dS (298)

Энергию Гиббса dG (298)


Определить тип реакции по тепловому эффекту (экзотермическая или эндотермическая ) и возможность самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении при стандартных условиях.


Термодинамические потенциалы

SO2 dH0 (298) = -296.9 кДж / моль S0 (298) 248.10 Дж/моль/К

SO3 dH0 (298) = -395.2 кДж / моль S0 (298) 256.23 Дж/моль/К

O2 dH0 (298) = 0 кДж / моль S0 (298) 205.03 Дж/моль/К

Для реакции:

Нам нужно рассчитать следующие термодинамические параметры: изменение энтальпии $\Delta H(298)$, изменение энтропии $\Delta S(298)$, изменение энергии Гиббса $\Delta G(298)$, а также определить тип реакции по тепловому эффекту и возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях.

1. Рассчитаем изменение энтальпии ($\Delta H(298)$).

Изменение энтальпии реакции можно вычислить с использованием стандартных энтальпий образования ($H_0$) веществ. Формула для расчета:

Для данной реакции:

• $2 \, SO_3 \rightarrow 2 \, SO_2 + O_2$

Используем данные для энтальпий образования:

• $H_0 (SO_3) = -395.2 \, \text{кДж/моль}$
• $H_0 (SO_2) = -296.9 \, \text{кДж/моль}$
• $H_0 (O_2) = 0 \, \text{кДж/моль}$

Теперь считаем $\Delta H(298)$:

Итак, изменение энтальпии $\Delta H(298) = +196.6 \, \text{кДж}$. Это означает, что реакция эндотермическая — для ее протекания требуется поглощение тепла.

2. Рассчитаем изменение энтропии ($\Delta S(298)$).

Для расчета изменения энтропии используется аналогичная формула:

Используем данные для энтропий:

• $S_0 (SO_3) = 256.23 \, \text{Дж/моль/К}$
• $S_0 (SO_2) = 248.10 \, \text{Дж/моль/К}$
• $S_0 (O_2) = 205.03 \, \text{Дж/моль/К}$

Теперь считаем $\Delta S(298)$:

Итак, изменение энтропии $\Delta S(298) = +188.77 \, \text{Дж/моль/К}$. Это положительное значение указывает на увеличение беспорядка в системе, что соответствует увеличению числа молекул и степени свободы молекул после реакции.

3. Рассчитаем изменение энергии Гиббса ($\Delta G(298)$).

Энергию Гиббса можно вычислить по формуле:

При стандартных условиях $T = 298 \, \text{К}$, и $\Delta S$ выражено в Дж/моль/К, а $\Delta H$ — в кДж/моль, поэтому нам нужно привести $\Delta H$ к единицам Дж/моль:

Теперь подставляем значения в формулу для $\Delta G$:

Итак, изменение энергии Гиббса $\Delta G(298) = +140.38 \, \text{кДж/моль}$.

4. Тип реакции по тепловому эффекту и возможность самопроизвольного протекания.

• Так как $\Delta H = +196.6 \, \text{кДж/моль}$, реакция эндотермическая (поглощает тепло).
• Положительное значение $\Delta G = +140.38 \, \text{кДж/моль}$