Вычислите, при какой температуре возможно протекание следующей реакции: 2СН4 = С2Н2 + 3Н2

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Данная реакция является обратимой.

Для нахождения температуры, при которой реакция происходит в обе стороны, можно использовать уравнение Вант-Гоффа:

ln(K) = -ΔH°/R * (1/T) + ΔS°/R

Где:
K - равновесная константа, равная [С2Н2][Н2]^3/[СН4]^2
ΔH° - стандартная энтальпия реакции
ΔS° - стандартная энтропия реакции
R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(мольК))
T - температура в Кельвинах

Для данной реакции:
ΔH° = 2ΔН(C2H2) + 3ΔН(H2) - 2*ΔН(CH4)
ΔН(C2H2) = 227 кДж/моль
ΔН(H2) = 436 кДж/моль
ΔН(CH4) = -74.8 кДж/моль

ΔS° = 2S(C2H2) + 3S(H2) - 2S(CH4)
S(C2H2) = 200.9 Дж/(мольК)
S(H2) = 130.7 Дж/(мольК)
S(CH4) = 186.3 Дж/(мольК)

Подставляем все значения в уравнение Вант-Гоффа и определяем температуру, при которой K=1, то есть состав реакционной смеси не изменяется:

ln(1) = (-2272 + 3436 - 2(-74.8))/(8.314T) + (2200.9 + 3130.7 -2*186.3)/8.314

0 = (-454 + 1308 + 149.6)/8.314T + (401.8 + 392.1 -372.6)/8.314
0 = 1003.8/8.314*T + 421.3/8.314
1003.8T=421.3
T=421.3/1003.8
T≈0.418 Кельвина

Таким образом, при температуре примерно 0.418 K реакция будет проходить в обе стороны.