Рассчитать изменение стандартной свободной энергии Гиббса

к черту вашу химию, лучше повеситься

Для решения задачи необходимо рассчитать изменение стандартной свободной энергии Гиббса (ΔG°) при температуре 500 °C для реакции:

Сr2О3(т) + Н2(г) ↔ Сr(т) + Н2О(г)

Для этого необходимо использовать следующее уравнение:

ΔG° = ΣnΔG°f (продукты) - ΣnΔG°f (реагенты)

где ΔG°f - стандартная свободная энергия образования соответствующего вещества при стандартных условиях (25 °C и 1 атм).

Значения стандартных свободных энергий образования можно найти в таблицах.

ΔG°f (Cr2O3, т) = -1137,2 кДж/моль
ΔG°f (Cr, т) = 0 кДж/моль
ΔG°f (H2, г) = 0 кДж/моль
ΔG°f (H2O, г) = -237,2 кДж/моль

ΔG° = (1*0 + 1*(-237,2)) - (1*(-1137,2) + 1*0) = 900 кДж/моль

Изменение стандартной свободной энергии Гиббса положительное, что означает, что реакция не является спонтанной при температуре 500 °C.

Температура равной вероятности прямого и обратного процессов (Тр) может быть рассчитана с помощью уравнения Вант-Гоффа:

ln(Kp) = -ΔG°/RT

где Kp - константа равновесия при давлении P, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в К.

Так как реакция является газообразной, то можно использовать константу равновесия при давлении 1 атм.

Kp = (p(H2O))^1/(p(H2))^1*(p(Cr))^1*(p(Cr2O3))^(-1)

p(H2O) = p(H2) = 1 атм
p(Cr) = p(H2) = 1 атм
p(Cr2O3) = p(H2O) = 1 атм

Kp = 1

Тогда:

ln(1) = -ΔG°/RT

ΔG° = -RTln(1)

Тр = ΔG°/ΔS°

где ΔS° - стандартная энтропия реакции.

Значение стандартной энтропии реакции можно найти в таблицах.

ΔS° = (2*69,9 + 1*130,7) - (1*41,5 + 3*205,0) = -522,4 Дж/моль∙К

Тр = ΔG°/ΔS° = (900*10^3)/(522,4) = 1722 К

Таким образом, при температуре 1722 К (1449 °C) прямая и обратная реакции будут равновероятными. При температурах выше 1722 К (1449 °C) процесс будет идти в обратном направлении, а при температурах ниже 1722 К (1449 °C) - в прямом направлении.