Химимя задание 6а и 5а номер 5

1-ая задачка 6А - 5 (на кинетику)

Как поменяется скорость прямой реакции

NaSO (р.) + HSO (р.) = NaSO (р.) + HSO (р.) + S (т.)

при разбавлении раствора в 5 раз?

Скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов, взятых в ступенях, одинаковых стехиометрическим коэффициентам:

aA + bB = сС + dD 

v = k * [A]^a * [B]^b, где v скорость реакции, k константа скорости (кинетический коэффициент)

В нашем случае

v1 =  k [NaSO ]* [HSO]

Если раствор разбавляется в 5 раз, то концентрации падают в пять раз:

v2 =  k ([NaSO ] / 5) *([HSO] / 5) = k [NaSO ] *[HSO] / 52 = v1 / 25

v2 = v1 / 25

Скорость реакции снизится в 25 раз.

2-ая задачка 5А - 5  (на термодинамику)

Ca(OH) (кр.) + 2 HF(г) = CaF(кр) + 2HO(г)

Для ответа на вопрос о самопроизвольном течении реакции

в стандартном состоянии рассчитывается изменение стандартной свободной энергии

G = H - TS,

где H - изменение стандартной энтальпии, S - изменение стандартной энтропии,

T температура.

Если G gt; 0, реакция не идет.

Если G lt; 0, реакция идет.

(Аспект. Если G gt; 0, то реакция точно не идет. Если G lt; 0, то на теоретическом уровне

реакция идет, а на практике она может и не идти из-за кинетических затруднений.)

H - это тепловой эффект реакции при стандартных критериях.

Его можно вычислить как разность меж

стандартными энтальпиями образования Hf  товаров и реагентов реакции.

(индекс f значит formation - образование)

Табличные данные:

Hf  (Ca(OH) (кр.)) = -985,1 кДж/моль

Hf  (HF(г)) = -273,30 кДж/моль

Hf  (CaF(кр)) = -1220,9 кДж/моль

Hf  (HO(г)) = -241,82

(Из энтальпий  образования продуктов вычитаем энтальпии образования реагентов, с учетом стехиометрических коэффициентов)

H  = [ Hf  (CaF(кр)) + 2 Hf  (HO(г)) ] [ Hf  (Ca(OH) (кр.)) + 2 Hf  (HF(г)) ] =

= [ -1220,9 + 2(-241,82)] [-985,1 + 2(-273,30)] = -1 704,54 (-1 531,7) =

= -1 704,54 + 1 531,7   = - 172,84 кДж/моль

Для вычисления члена TS используем табличные данные по стандартным энтропиям.

S  (Ca(OH) (кр.)) = 83,4 Дж/(К*моль)

S  (HF(г)) = 173,67 Дж/(К*моль)

S  (CaF(кр)) = 68,5 Дж/(К*моль)

S  (HO(г)) = 188,72 Дж/(К*моль)

S рассчитывается по аналогии с H как разность меж

стандартными энтропиями S продуктов и реагентов реакции (также с учетом стехиометрических коэффициентов):

S   = [ S  (CaF(кр)) + 2 S  (HO(г)) ] [ S  (Ca(OH) (кр.)) + 2 S  (HF(г)) ] =

= [68,5 + 2*188,72] [83,4 + 2*173,67] = 445,94 - 430,74 = 15,2 Дж/(К*моль)

И окончательно:

G = H - TS = - 172,84 кДж/моль 298 К * 15,2 Дж/(К*моль) =

= - 172,84 кДж/моль - 4 529,6 Дж/моль = - 172,84 кДж/моль 4, 53 кДж/моль =

= -  177,37 кДж/моль

G = -  177,37 кДж/моль.   G lt; 0, реакция протекает самопроизвольно.

Термический эффект реакции равен изменению энтальпии с обратным знаком:

Q = - H = - (- 172,84 кДж/моль) =  172,84 кДж/моль

Термохимическое уравнение:

 Ca(OH) (кр.) + 2 HF(г) = CaF(кр) + 2HO(г) + 172,84 кДж/моль

Если мы теснее знаем G и H, то можем рассчитать S без воззвания к табличным данным. (Но вообще без табличных данных вычислить конфигурации энтропии не получится)

Так как G = H - TS, то S = (H - G)/T

S= ( - 172,84 кДж/моль (-  177,37 кДж/моль))/ 298 К = (4,53 кДж/моль)/298 К   = 0,0152 кДж/(К*моль)  = 15,2 Дж / (К*моль)

S= 15,2 Дж / (К*моль)