В каком направлении при стандартных условиях может самопроизвольно протекать заданная реакция

118

118 В каком направлении при стандартных условиях может самопроизвольно протекать заданная реакция? Ответ дайте на основании расчетов изменения энергии Гиббса реакции ∆G0298
А) по значениям стандартных теплот образования ∆H0298 и стандартных энтропий , S0298 веществ ,участвующих в реакции
Б) по значениям стандартных энергий Гиббса ∆G0298 веществ, участвующих в реакции
MgО(к) + H2 (г) <=> Mg(к) + H2O ( ж)
Для начала выпишем стандартные значения ∆ f H0298, S0298, ∆G0298

Mg(к) H2O (ж) MgO(к) H2(г)
∆H0298 ,
кДж/моль 0 -285,8 -601,8 0
S0298,
Дж/моль*К
32,6 70,1 27,1 130,6
∆G0 298 ,
кДж/моль 0 -237,2 -569,6 0

Чтобы узнать, происходит ли данная реакция в стандартных условиях нам надо определить ∆G  ( энергию Гиббса) при данной температуре 298К
Если ∆G0298 < 0 Значит реакция будет происходить при данных условиях
Энергия Гиббса рассчитывается несколькими способами
А) ∆G0298 определим по второму закону термодинамики:
∆G0298 = ∆H0298 – T *∆S0298
Вычислим изменение энтальпии и энтропии реакции.
По следствию из закона Гесса ∆H0298 (реакции) будет равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
∆H0 реакции = ni*∆H2980 (продуктов р-ции) – ni*∆H2980 (нач в-в
∆H0298 реак = ∆H298 обр0Mg + ∆H298 обр0H2O – ∆H298 обр0MgO – ∆H298 обр0H2)
∆H0298 реакции = 0+(-285.8)-(-601.8) – 0 =316 кДж/моль

Так же рассчитываем и ∆S0
∆S0298 реакции = 32,6+70,1-27,1-130,6 = -55 Дж/моль∙К
Переведем -55 Дж/моль∙К = -0,055 кДж/моль∙ К
Рассчитаем ∆G0298 = ∆H0298 – T *∆S0298
∆G0298 = 316 – 298 (-0,055) = 332,39 кДж/моль
Так как ∆G0298 > 0 , значит, реакция не может происходить самопроизвольно по прямой, а будет протекать по обратной реакции

Б) рассчитаем по значениям стандартных энергий Гиббса образования ∆G0298 веществ, участвующих в реакции
∆G0298  = ∆G2980 продуктов реакции – ∆G2980 исходных веществ
∆G0298  = ∆G0298 (Mg) + ∆G0298 (H2O) – ∆G0298 (MgO) – ∆G0298 (H2)
∆G0298 ( реакции)  = 0 + (-237.2) – (-569.6) – (0) = 332.4 кДж/моль
Так как ∆G0298 > 0 , значит, реакция не может происходить самопроизвольно по прямой, а будет протекать по обратной реакции
На основании полученных расчетов разными способами видно, что
∆G0298 ( реакции) практически не отличается.

218

Дано:
Vр-ра (HCl) = 10 мл
С(HCl) = 0.161 моль/л
Vр-ра (KOH) = 50 мл
С(KOH) = 0.0680 моль/л

-99060143510
C (избытка ) в растворе -?

Решение:
Между веществами происходит реакция:

KOH + HCl => KCl + H2O
1моль 1 моль

1)Определим количество вещества кислоты

С- молярная концентрация, моль/л
ν- количество вещества, моль
V-объем ,л
10 мл = 0,01 л
ν(HCl) = 0,161 * 0,01 = 0,00161моль

2)Определим количество вещества щелочи

С- молярная концентрация, моль/л
ν- количество вещества, моль
V-объем ,л
50 мл = 0,05 л
ν(KOH) = 0,0680 * 0,05 = 0,0034моль

3) определим, что в избытке
У на реакция идет 1:1 .значит на 1 моль HCl расходуется 1 моль КОН
У нас 0,0034 моль КОН и 0,00161 моль HCl/
Значит гидроксид калия КОН в избытке.

4) определим количество вещества КОН ,оставшегося в растворе ( не прореагировавшего)
Так как реакция 1:1, значит, сколько израсходовалось HCl, столько же израсходовалось и КОН
И тогда количество вещества оставшегося КОН будет:
ν(КОН) остатка = 0,0034 – 0,00161 = 0,00179 моль

5) рассчитаем концентрацию оставшегося КОН в растворе
У нас смешали 10 мл HCl и 50 мл КОН , значит новый объем будет 60 мл
60 мл = 0,06 л
И тогда
ОТВЕТ: в избытке КОН . его молярная концентрация в новом растворе будет 0,03 моль/л

325

Только окислитель, если элемент в максимальной степени окисления. Тогда он может принимать электроны и понижать свою степень окисления
Только восстановитель , если элемент в минимальной степени окисления, тогда он может отдавать электроны и повышать свою степень окисления
И восстановитель, и окислитель, если элемент находится в промежуточной степени окисления, он может принимать электроны ( быть окислителем) и отдавать электроны ( быть восстановителем)

Сера может проявлять следующие степени окисления: -2, 0, +4, +6
Минимальная -2
Максимальная +6
На основании этого делаем вывод:
H2S+6O4 сера в максимальной степени окисления, значит ТОЛЬКО окислитель
S+6 +6e S0

K2S+4O3 сера в промежуточной степени окисления, значит может проявлять свойства и окислительные и восстановительные
S+4 +4e S0 окислитель
S+4 – 2e S+6 восстановитель

S0 сера в промежуточной степени окисления, значит может проявлять свойства и окислительные и восстановительные
S0 +2e S-2 окислитель
S0 – 4e S+4 восстановитель

Na2S-2 сера в минимальной степени окисления, значит может проявлять только восстановительные свойства
S-2 – 2e S0 восстановитель

S0 + KOH K2S-2 + K2S+4 O3 + H2O
У нас только сера поменяла степень окисления. Она является и восстановителем, и окислителем.
Запишем электронный баланс
21583652857501548765285750S0 – 4e S+4 4 2 1 восстановитель, окисление
-381021717000S0 +2e S-2 2 4 2 окислитель, восстановление

339

В гальваническом элементе электрод, на котором происходит процесс окисления, называется анодом ( сам элемент – восстановитель) , а электрод, на котором происходит процесс восстановления – катодом ( сам элемент –окислитель) .
Чтоб определить, какой металл является окислителем ( катод) , какой восстановителем ( анод) для начала найдем их стандартные электродные потенциалы.

Потенциал металлического электрода Е зависит активности ионов Men+ в растворе. Связь Е устанавливается уравнением Нернста

Рассчитаем значение потенциала металлов при концентрации их солей

Так как у никеля электродный потенциал меньше, то никель в данном электролите будет анодом, а висмут – катодом

Схематически гальванический элемент будет записываться:
A (-)Ni / NiSO4 (0.1М) // Bi(NO3)3 (1М) / Bi (+) K

На электродах будут протекать следующие процессы:
25660343175000АНОД: (Ni) Ni0 – 2e => Ni2+ 2 3 восстановитель, окисление
КАТОД: (Bi) Bi3+ + 3e => Bi 0 3 2 окислитель, восстановление
Токообразующая реакция :
В ионном виде:
3Ni0 + 2Bi3+ => 3Ni2+ + 2Bi0
В молекулярном виде:
3Ni + 2Bi(NO3)3 => 3Ni(NO3)2 + 2Bi

Основной характеристикой работы гальванического элемента является электродвижущая сила (ЭДС) – максимальная разность потенциалов между электродами, которая может быть получена при работе элемента.
Реакция будет протекать в прямом направлении ( возможна) только в том случае, если ЭДС > 0
ЭДС = Eкатод  Eанод, В
И тогда ЭДС будет:
ЭДС = (+0.22 )– (-0.309) = +0.529 B

grisha555 4.6

Менеджмент, Пищевая промышленность, Экономика, Медицина, Физическая культура, Психология- большой опыт написания работ в этом направлении. Что касается других направлений- опыт есть, но небольшой. Гарантирую высокое качество работ.

Нанять автора