Какой из факторов (энтальпийный или энтропийный) определяют направление самопроизвольного протекания реакции при низких и высоких температурах?

РЕШЕНИЕ. Изменение энтальпии реакции образования пероксида бария имеют ∆Н°_хр = 2∆Н°_ВаО2 - (2∆Н°_ВаО + ∆Н°_О2) = -634,7∙2 - (-553,9∙2 + 0) = -161,6 кДж.

Изменение энтропии

∆S°_хр =2S°_ВаО2 – (2S°_ВаО + S°_О2) =77,5∙2 – (70,5∙2 + 206) = -191 Дж/К = - 0,191 кДж/К.

Свободная энергия этого процесса выразится уравнением ∆G°_хр = ∆Н°_хр- Т∆S°_хр. При стандартных условиях ∆G°_хр = -161,6 + 0,191× 298 = -104,68 кДж. Так как ∆G°_хр < 0, реакция при стандартных условиях протекать может.

Температуру инверсии можно найти из соотношения ∆G° = 0. Отсюда следует:

∆G°_хр = ∆Н°_хр- Т∆S°_хр = 0, а Т_инв = = 846,07 К.

Выше температуры 846,07 К процесс образования BaO₂ не может быть реализован.

Из расчетов следует, что ∆Н°_хр< 0 и ∆S°_хр< 0. При Т < 846,07К ∆G°_хр < 0 и, значит, знак ∆G°_хр определяется энтальпийным фактором (∆Н°_хр< 0). При Т > 846,07К ∆G°_хр меняет свой знак на положительный и определяющим становится энтропийный фактор.

Задача 4.

Вычислить изменение энтропии при испарении 250 г воды при 25 °С, если мольная теплота испарения воды (∆Н°_исп) при этой температуре равна 44,08 кДж/моль.

РЕШЕНИЕ. Процессы фазовых переходов происходят при условии постоянства свободной энергии Гиббса (∆G°_фп = 0). При испарении энтропия вещества возрастает на величину

∆S_исп= .

Количество воды, содержащееся в 250г составляют

ν = = г = 13,88 моль.

Отсюда теплота испарения 250 г воды равна:

∆Н°= ν•∆Н°_исп = 13,88моль ∙ 44,08 кДж/моль = 611,83кДж = 611830Дж.

Изменение энтропии при испарении 250 г воды при Т=25 + 273 = 298К.

∆S_исп= = = 2050 Дж/К.