На комнатной температуре часть четырехокиси азота диссоциирует, образуя двуокись азота: N2O4 = 2NO2. В откачанный сосуд объемом V = 250 см^3 вводится масса m = 0.92 г жидкости N2O4 при температуре 0°С. При повышении температуры в сосуде до t = 27°C, жидкость полностью испаряется, а давление становится равным p = 128 кПа. Определите долю a четырехокиси азота, которая диссоциировала.
Vodopad_964
Для решения задачи о доле диссоциировавшейся четырехокиси азота (N2O4), мы можем использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:
\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\),
где \(\Delta G\) - изменение свободной энергии системы, \(\Delta H\) - изменение энтальпии системы, \(T\) - температура, \(\Delta S\) - изменение энтропии системы.
Первым шагом нам необходимо определить изменение энтальпии системы (\(\Delta H\)). Из задачи известно, что одна молекула N2O4 диссоциирует, образуя две молекулы NO2. Таким образом, в реакции диссоциации происходит обратное изменение числа молекул, и изменение энтальпии (\(\Delta H\)) будет отрицательным. Значение \(\Delta H\) равно 55.3 кДж/моль.
Далее, нам нужно определить изменение энтропии (\(\Delta S\)). Походу диссоциации Н2О4 количество молекул увеличивается, что говорит о положительном значении изменения энтропии (\(\Delta S\)). Значение \(\Delta S\) равно 176.7 Дж/(моль·К).
Теперь мы можем перейти к расчету доли (\(a\)) диссоциировавшейся N2O4. Для этого нам нужно использовать выражение:
\(a = \frac{{С\Delta S}}{{R}}\),
где \(С\) - концентрация N2O4 (в моль/л), \(R\) - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)).
Для определения концентрации (\(С\)) нам понадобятся данные о массе (\(м\)) и объеме (\(V\)) N2O4. Мы можем использовать следующие формулы:
\(м = СV\),
\(С = \frac{{м}}{{V}}\),
где \(м\) - масса N2O4 (в граммах), \(V\) - объем сосуда (в литрах).
Переведем данную информацию в требуемые единицы измерения. Мы знаем, что масса \(м\) равна 0.92 г, а объем \(V\) равен 250 см^3 = 0.25 л. Подставим эти значения в формулу и найдем концентрацию (\(С\)):
\(С = \frac{{0.92}}{{0.25}} = 3.68\) моль/л.
Теперь, зная значение концентрации (\(С\)), изменение энтропии (\(\Delta S\)) и универсальную газовую постоянную (\(R\)), мы можем рассчитать долю (\(a\)) диссоциировавшейся N2O4:
\(a = \frac{{С \cdot \Delta S}}{{R}}\).
Подставим все известные значения:
\(a = \frac{{3.68 \cdot 176.7}}{{8.314}} = 79.16\% \).
Таким образом, доля диссоциировавшейся четырехокиси азота равна примерно 79.16%.
\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\),
где \(\Delta G\) - изменение свободной энергии системы, \(\Delta H\) - изменение энтальпии системы, \(T\) - температура, \(\Delta S\) - изменение энтропии системы.
Первым шагом нам необходимо определить изменение энтальпии системы (\(\Delta H\)). Из задачи известно, что одна молекула N2O4 диссоциирует, образуя две молекулы NO2. Таким образом, в реакции диссоциации происходит обратное изменение числа молекул, и изменение энтальпии (\(\Delta H\)) будет отрицательным. Значение \(\Delta H\) равно 55.3 кДж/моль.
Далее, нам нужно определить изменение энтропии (\(\Delta S\)). Походу диссоциации Н2О4 количество молекул увеличивается, что говорит о положительном значении изменения энтропии (\(\Delta S\)). Значение \(\Delta S\) равно 176.7 Дж/(моль·К).
Теперь мы можем перейти к расчету доли (\(a\)) диссоциировавшейся N2O4. Для этого нам нужно использовать выражение:
\(a = \frac{{С\Delta S}}{{R}}\),
где \(С\) - концентрация N2O4 (в моль/л), \(R\) - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)).
Для определения концентрации (\(С\)) нам понадобятся данные о массе (\(м\)) и объеме (\(V\)) N2O4. Мы можем использовать следующие формулы:
\(м = СV\),
\(С = \frac{{м}}{{V}}\),
где \(м\) - масса N2O4 (в граммах), \(V\) - объем сосуда (в литрах).
Переведем данную информацию в требуемые единицы измерения. Мы знаем, что масса \(м\) равна 0.92 г, а объем \(V\) равен 250 см^3 = 0.25 л. Подставим эти значения в формулу и найдем концентрацию (\(С\)):
\(С = \frac{{0.92}}{{0.25}} = 3.68\) моль/л.
Теперь, зная значение концентрации (\(С\)), изменение энтропии (\(\Delta S\)) и универсальную газовую постоянную (\(R\)), мы можем рассчитать долю (\(a\)) диссоциировавшейся N2O4:
\(a = \frac{{С \cdot \Delta S}}{{R}}\).
Подставим все известные значения:
\(a = \frac{{3.68 \cdot 176.7}}{{8.314}} = 79.16\% \).
Таким образом, доля диссоциировавшейся четырехокиси азота равна примерно 79.16%.
Знаешь ответ?