Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Cho phản ứng sau với các dữ kiện nhiệt động của các chất ở 25°C:

----- Nội dung dịch tự động từ ảnh -----
Câu 19. Cho phản ứng sau với các dữ kiện nhiệt động của các chất ở 25°C:
CO₂ + H₂ ⇌ CO + H₂O
ΔH°298 (kJ/mol): -393,5 0 -110,5 -241,8
S°298 (J/mol): 213,6 131 197,9 188,7

a) Hãy tính ΔH°298, ΔS°298, ΔG°298 của phản ứng và nhận xét phản ứng có tự xảy ra theo chiều thuận ở 25°C hay không?
b) Giả sử ΔH của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ. Hãy tính ΔG°1273 của phản ứng thuận và nhận xét.
c) Hãy xác định nhiệt độ (°C) để phản ứng bắt đầu xảy ra (giả sử bỏ qua sự biến đổi của ΔH°, ΔS° theo nhiệt độ).

Câu 20. Tính năng lượng tự do Gibbs của phản ứng sau ở 373K:
1 trả lời
Hỏi chi tiết
60
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng các dữ kiện nhiệt động học cung cấp để tính toán cho phản ứng hóa học:

1. **Tính ΔH°298, ΔS°298 và ΔG°298 của phản ứng**:
- ΔH°298 = ΣΔH sản phẩm - ΣΔH phản ứng
- ΔS°298 = ΣS sản phẩm - ΣS phản ứng
- ΔG°298 = ΔH°298 - TΔS°298 (với T = 298 K)

Áp dụng vào phản ứng:
\[
\text{Phản ứng: } CO_2 + H_2 \rightleftharpoons CO + H_2O
\]
- ΔH°298:
\[
ΔH°298 = [ΔH°CO + ΔH°H_2O] - [ΔH°CO_2 + ΔH°H_2]
\]
\[
= [(-110,5) + (-241,8)] - [(-393,5) + 0]
\]
\[
= (-352,3) + 393,5 = 41,2 \text{ kJ/mol}
\]

- ΔS°298:
\[
ΔS°298 = [S°CO + S°H_2O] - [S°CO_2 + S°H_2]
\]
\[
= [197,9 + 188,7] - [213,6 + 131]
\]
\[
= 386,6 - 344,6 = 42 \text{ J/(mol·K)}
\]

- ΔG°298:
\[
ΔG°298 = ΔH°298 - TΔS°298
\]
\[
= 41,2 \times 10^3 - 298 \times 42
\]
\[
= 41200 - 12516 = 28684 \text{ J/mol} \approx 28,7 \text{ kJ/mol}
\]

2. **Giả sử ΔH của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ**:
- Hãy tính ΔG°1273 và nhận xét:
\[
ΔG°1273 = ΔH°298 - TΔS°298
\]
Với T = 1273 K:
\[
ΔG°1273 = 41200 - 1273 \times 42
\]
\[
= 41200 - 53466 = -12266 \text{ J/mol} \approx -12,3 \text{ kJ/mol}
\]

Nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, ΔG° giảm, điều này cho thấy phản ứng diễn ra theo chiều thuận.

3. **Xác định nhiệt độ (°C) để phản ứng bắt đầu xảy ra**:
- Đặt ΔG° = 0:
\[
0 = ΔH°298 - TΔS°298
\]
\[
T = \frac{ΔH°298}{ΔS°298} = \frac{41200}{0,042} \approx 980952 \text{ K}
\]

Chuyển đổi sang °C:
\[
T(°C) = 980952 - 273.15 \approx 980679 \text{ °C}
\]

4. **Tính năng lượng tự do Gibbs của phản ứng sau ở 373 K**:
Sử dụng ΔG°298 và tỉ lệ thay đổi nhiệt độ cho ΔG ở 373 K.
\[
ΔG°373 = ΔG°298 + \Delta H°298(\frac{1}{T_{298}} - \frac{1}{T_{373}}) - \Delta S°298 \cdot (T_{373} - T_{298})
\]
Áp dụng công thức để tìm ΔG°373.

Tóm lại:
- ΔH°298 ≈ 41,2 kJ/mol
- ΔG°298 ≈ 28,7 kJ/mol
- ΔS°298 ≈ 42 J/(mol·K)
- Nhiệt độ phản ứng bắt đầu (về lý thuyết) ≈ 980679 °C.
- Năng lượng tự do Gibbs ở 373 K sẽ cần tính toán cụ thể từ ΔG°298.
0
1
NGUYỄN THỦY ...
06/08 14:24:57
+5đ tặng

Câu 19

a) Chúng ta cần tính toán giá trị thay đổi enthalpy chuẩn (ΔH°), giá trị thay đổi entropy chuẩn (ΔS°) và giá trị thay đổi năng lượng tự do Gibbs chuẩn (ΔG°) của phản ứng.

ΔH° = -393,5 - (-110,5) = -283 kJ/mol ΔS° = 213,6 - 131 - 197,9 + 188,7 = -28,6 J/molK

ΔG° = ΔH° - TΔS° = -283 kJ/mol - (298 K) × (-28,6 J/molK) = -283 kJ/mol + 8504 J/mol ≈ -272,2 kJ/mol

since ΔG° là âm, phản ứng là tự xảy ra và sẽ xảy ra theo chiều thuận tại 25°C.

b) Nếu chúng ta giả sử giá trị thay đổi enthalpy (ΔH) không thay đổi theo nhiệt độ, chúng ta có thể tính toán giá trị thay đổi năng lượng tự do Gibbs tại 1273 K:

ΔG°1273 = ΔH° - TΔS° = -283 kJ/mol - (1273 K) × (-28,6 J/molK) = -283 kJ/mol + 36135 J/mol ≈ -255,4 kJ/mol

phản ứng vẫn tự xảy ra và sẽ xảy ra theo chiều thuận tại 1273 K.

c) Để xác định nhiệt độ tại đó phản ứng sẽ bắt đầu xảy ra, chúng ta cần đặt giá trị thay đổi năng lượng tự do Gibbs (ΔG°) bằng 0:

0 = -283 kJ/mol + T × (-28,6 J/molK)

T = 283 kJ/mol / (-28,6 J/molK) ≈ 990 K

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng ký tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm
Bài tập liên quan
Bài tập Hóa học Lớp 10 mới nhất

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường

Học ngoại ngữ với Flashcard

×
Gia sư Lazi Gia sư
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo