Используя предоставленные данными, вычислите стандартную изменение энтропии в реакции 2H2 (г) + O2 (г) = 2H2O

Конечно! Давайте начнем с расчета стандартного изменения энтропии (\(\Delta S\)) для реакции \(2H_2 (g) + O_2 (g) \rightarrow 2H_2O (g)\).

В данной задаче, мы имеем заданные температуры, поэтому сначала мы должны найти значения стандартной энтропии (\(\Delta S^o\)) для каждего из реагентов и продуктов. После чего мы сможем вычислить стандартное изменение энтропии для всей реакции, используя следующее уравнение:

\(\Delta S^o_{\text{total}} = \sum \nu S^o_{\text{продукты}} - \sum \nu S^o_{\text{реагенты}}\)

Где \(\nu\) - это коэффициенты сбалансированной химической реакции, а \(S^o\) - стандартные энтропии.

Давайте найдем данную информацию для каждого компонента:

Реагенты:
\(2H_2 (g)\): Коэффициент реакции \(\nu = 2\), стандартная энтропия \(S^o_{H_2} = 130.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)

\(O_2 (g)\): Коэффициент реакции \(\nu = 1\), стандартная энтропия \(S^o_{O_2} = 205.0 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)

Продукт:
\(2H_2O (g)\): Коэффициент реакции \(\nu = 2\), стандартная энтропия \(S^o_{H_2O} = 188.8 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)

Теперь, подставим значения в уравнение и рассчитаем стандартное изменение энтропии для каждой заданной температуры:

a) При температуре 25 °C (или 298 K):

\(\Delta S^o_{\text{total}} = (2 \cdot S^o_{H_2O}) - (2 \cdot S^o_{H_2} + S^o_{O_2})\)

\(\Delta S^o_{\text{total}} = (2 \cdot 188.8 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}) - (2 \cdot 130.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)} + 205.0 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)})\)

\(\Delta S^o_{\text{total}} = 377.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)} - (261.2 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)} + 205.0 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)})\)

\(\Delta S^o_{\text{total}} = - 88.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)

b) При температуре 300 °C (или 573 K):

\(\Delta S^o_{\text{total}} = (2 \cdot S^o_{H_2O}) - (2 \cdot S^o_{H_2} + S^o_{O_2})\)

\(\Delta S^o_{\text{total}} = (2 \cdot 188.8 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}) - (2 \cdot 130.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)} + 205.0 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)})\)

\(\Delta S^o_{\text{total}} = 377.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)} - (261.2 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)} + 205.0 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)})\)

\(\Delta S^o_{\text{total}} = - 88.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)

Таким образом, при температурах 25 °C и 300 °C стандартное изменение энтропии для реакции \(2H_2 (g) + O_2 (g) \rightarrow 2H_2O (g)\) равно -88.6 \, \text{J/(mol}\cdot\text{K)}.