1. What is the value of ∆Hº298 for the formation of carbon dioxide from the reaction MnO2(s) + 2C(s) = Mn(s) + 2CO(g

1. Задача: Каково значение ∆Hº298 при образовании углекислого газа из реакции MnO2(s) + 2C(s) = Mn(s) + 2CO(g), если ∆Hº298(реакции) = 301 кДж и ∆Hº298(образования) (MnO2) = -522 кДж/моль?

Решение: Для решения этой задачи мы можем использовать закон Гесса. По закону Гесса, изменение энтальпии (ΔH) для реакции равно разнице между суммой энтальпий образования продуктов и суммой энтальпий образования реагентов.

ΔHº298(реакции) = ΣΔHº298(продукты) - ΣΔHº298(реагенты)

Сначала найдем сумму энтальпий образования продуктов:
ΣΔHº298(продукты) = ΔHº298(Mn) + 2ΔHº298(CO)

Затем найдем сумму энтальпий образования реагентов:
ΣΔHº298(реагенты) = ΔHº298(MnO2) + 2ΔHº298(C)

Заменяя значения из условия, получаем:
301 кДж = (ΔHº298(Mn) + 2ΔHº298(CO)) - (-522 кДж + 2ΔHº298(C))

Теперь найдем значение ΔHº298 реакции:
301 кДж = ΔHº298(Mn) + 2ΔHº298(CO) + 522 кДж - 2ΔHº298(C)

Если мы знаем, что ΔHº298(Mn) = 0 (так как это стандартное образование простого вещества), то можем упростить уравнение:

301 кДж = 522 кДж - 2ΔHº298(CO)

Теперь найдем значение ΔHº298(CO):
301 кДж - 522 кДж = -2ΔHº298(CO)

ΔHº298(CO) = (301 кДж - 522 кДж) / -2 = -221 кДж / -2 = 110.5 кДж/моль

2. Задача: Рассчитать значение ∆Sº298 для реакции 2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g), если ∆Sº298(NO, g) = 210.6 Дж/моль·К, ∆Sº298(O2, g) = 205 Дж/моль·К, ∆Sº298(NO2, g) = 240.2 Дж/моль·К.

Решение: Для решения этой задачи мы можем использовать закон Гиббса-Гельмгольца. По закону Гиббса-Гельмгольца, изменение энтропии (ΔS) для реакции связано с изменением энергии Гиббса (ΔG) следующим образом:

ΔGº = ΔHº - TΔSº,

где ΔGº - изменение свободной энергии при стандартных условиях, ΔHº - изменение энтальпии, ΔSº - изменение энтропии, T - температура в Кельвинах.

Перепишем это уравнение, чтобы найти ΔSº:

ΔSº = (ΔHº - ΔGº) / T.

Опять же, для упрощения уравнения можно использовать закон Гесса:

ΔGº = ΣΔGº(продукты) - ΣΔGº(реагенты).

Заменяя значения, получаем:

ΔGº = 2ΔGº(NO2) - 2ΔGº(NO) - ΔGº(O2).

Теперь найдем значение ΔGº:

ΔGº = 2 * -394 кДж/моль - 2 * 0 кДж/моль - (-1014 кДж/моль) = -788 кДж/моль + 1014 кДж/моль = 226 кДж/моль.

Также нам дана температура T = 298 К.

Теперь можем использовать формулу для расчета ΔSº:

ΔSº = (ΔHº - ΔGº) / T = (240.2 Дж/моль·К - 226 Дж/моль·К) / 298 К = 14.2 Дж/моль·K / 298 К = 0.048 Дж/моль·K.

3. Задача: Определить значение ∆Gº298 для реакции Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2, если ∆Gº298(Fe3O4) = -1014 кДж/моль, ∆Gº298(CO) = -137.2 кДж/моль, ∆Gº298(CO2) = -394 кДж/моль. Оцените возможность спонтанного протекания процесса при

энтальпии и энтропии témperature (T = 298 K).

Решение: Для решения этой задачи мы можем использовать формулу Гиббса-Гельмгольца:

ΔGº = ΔHº - TΔSº,

где ΔGº - изменение свободной энергии при стандартных условиях, ΔHº - изменение энтальпии, ΔSº - изменение энтропии, T - температура в Кельвинах.

Опять же, для упрощения уравнения можно использовать закон Гесса:

ΔGº = ΣΔGº(продукты) - ΣΔGº(реагенты).

Заменяя значения, получаем:

ΔGº = 3ΔGº(Fe) + 4ΔGº(CO2) - ΔGº(Fe3O4) - 4ΔGº(CO).

ΔGº = 3 * 0 кДж/моль + 4 * (-394 кДж/моль) - (-1014 кДж/моль) - 4 * (-137.2 кДж/моль).

ΔGº = 0 кДж/моль - 1576 кДж/моль + 1014 кДж/моль + 548.8 кДж/моль.

ΔGº = 1036.8 кДж/моль.

Также нам дана температура T = 298 К.

Теперь можем использовать формулу для расчета ΔGº:

ΔGº = ΔHº - TΔSº.

ΔGº = 1036.8 кДж/моль - 298 К * ΔSº.

ΔSº = (ΔHº - ΔGº) / T = (1014 кДж/моль - 1036.8 кДж/моль) / 298 К = -22.8 кДж/моль / 298 К = -0.08 кДж/моль·K.

Таким образом, ΔSº равно -0.08 кДж/моль·K.

Теперь оценим возможность спонтанного протекания процесса. Если ΔGº < 0, то процесс будет спонтанным при данной температуре.

В данном случае, ΔGº = 1036.8 кДж/моль > 0, что означает, что процесс не будет спонтанным при témperature 298 K.

Таким образом, при данной температуре реакция Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2 не будет протекать спонтанно.