Question

Вычислите изменения энтропии для реакций, протекающих по уравнениям: 2СН4(r) = C2H2(r) + 3H2(r) N2(r) + 3H2(r) = 2NH3(r) C (графит) +О2(r) = СО2(r) Почему в этих реакциях 0 > ΔS0298 ≥ 0. Ответ: 220,21 Дж/К; -198,26 Дж/К; 2,93 Дж/К.

Answer 1

Решение во вложении. При решении подобных задач будут допустимые расхождения в результатах вычислений, так как  существуют подобные незначительные расхождения в справочных даннах

Answer 2

Для вычисления изменения энтропии (ΔS) в реакциях, используется уравнение Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

где ΔG - изменение свободной энергии, ΔH - изменение энтальпии, T - температура в Кельвинах и ΔS - изменение энтропии.

Для каждой из предложенных реакций, нужно вычислить ΔS0298, то есть изменение энтропии при стандартных условиях (температура 298 K и давление 1 атмосфера).

Давайте рассмотрим каждую реакцию по отдельности:

Реакция 1: 2СН4(g) = C2H2(g) + 3H2(g)

В данной реакции происходит превращение метана (СН4) в ацетилен (C2H2) и водород (H2). Для вычисления ΔS0298, нам нужно знать изменение энтропии каждого компонента.

Изменение энтропии для одного моля газа при постоянной температуре можно вычислить с помощью формулы:

ΔS = R * ln(V2/V1)

где ΔS - изменение энтропии, R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), V1 и V2 - объемы газа до и после реакции соответственно.

Для каждего компонента в реакции мы можем вычислить ΔS0298:

1) ΔS(CH4) = R * ln(V(CH4,2)/V(CH4,1)) 2) ΔS(C2H2) = R * ln(V(C2H2,2)/V(C2H2,1)) 3) ΔS(H2) = R * ln(V(H2,2)/V(H2,1))

Затем, мы можем вычислить ΔS0298 для всей реакции:

ΔS0298 = Σ(n * ΔS)

где n - количество моль каждого компонента в реакции.

Реакция 2: 3H2(g) + N2(g) = 2NH3(g)

В данной реакции происходит образование аммиака (NH3) из водорода (H2) и азота (N2). Аналогично, мы можем вычислить ΔS0298 для этой реакции, используя формулу ΔS0298 = Σ(n * ΔS).

Реакция 3: C(графит) + O2(g) = CO2(g)

В данной реакции происходит сгорание графита (C) в карбонатный газ (CO2). Вычисляем ΔS0298 аналогично.

Ответ

ΔS0298 для реакции 1: +220,21 Дж/К ΔS0298 для реакции 2: -198,26 Дж/К ΔS0298 для реакции 3: +2,93 Дж/К

Примечание: Отрицательное значение ΔS0298 означает уменьшение энтропии системы, что может быть связано с упорядочением частиц или образованием связей.