Рассчитайте стандартную энтальпию и стандартную энтропию химической реакции.
Б) Определите в каком направлении при 298 К (прямом или обратном) будет протекать реакция.
В) Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции.
13. 4Р(тв)+5О2 (г) → 2Р2О5 (тв)

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Дана реакция: 4P(s) + 5O2(g) → 2P2O5(s)

Стандартная энтальпия реакции (ΔH°) может быть рассчитана по следующей формуле:
ΔH° = ΣnΔH°(продукты) - ΣmΔH°(реагенты)

где n и m - коэффициенты стехиометрического уравнения реакции.

Для данной реакции:
ΔH° = [2ΔH°(P2O5) - 4ΔH°(P)] - 5ΔH°(O2)

Теперь подставим известные значения стандартных образований:
ΔH°(P2O5) = -1640 кДж/моль
ΔH°(P) = 0 кДж/моль (т.к. это стандартное состояние)
ΔH°(O2) = 0 кДж/моль (т.к. это стандартное состояние)

ΔH° = [2(-1640) - 40] - 5*0
ΔH° = -3280 кДж/моль

Стандартная энтропия реакции (ΔS°) можно рассчитать по формуле:
ΔS° = ΣnS°(продукты) - ΣmS°(реагенты)

Для данной реакции:
ΔS° = [2S°(P2O5) - 4S°(P)] - 5S°(O2)

Теперь подставим известные значения стандартных энтропий:
S°(P2O5) = 44.12 Дж/(мольK)
S°(P) = 23.06 Дж/(мольK)
S°(O2) = 205.03 Дж/(моль*K)

ΔS° = [244.12 - 423.06] - 5205.03
ΔS° = [88.24 - 92.24] - 1025.15
ΔS° = -1029.15 Дж/(мольK)

Теперь определим направление реакции при 298 К:
ΔG° = ΔH° - TΔS°
ΔG° = -3280 - 298*(-1.02915)
ΔG° = -3280 + 307.3467
ΔG° = -2972.6533 кДж/моль

Так как ΔG° < 0, то реакция протекает в прямом направлении при 298 К.

Для равновесия реакции необходимо, чтобы ΔG° = 0:
0 = -3280 - T*(-1.02915)
T = -3280 / 1.02915
T ≈ 3180 К

Таким образом, при температуре около 3180 К оба направления реакции будут равновероятны.