Задача по термодинамике Определите направление самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях
СО(г)+Н2О(г) = СО2(г) + Н2(г)
Укажите знак дельта Sх.р. и обоснуйте, чем вызвано изменение энтропии. Объясните, нагревание или охлаждение будет способность протеканию реакции в прямом направлении

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения направления самопроизвольного протекания химической реакции, мы можем использовать изменение энтропии системы.

Реакция:
[ \text{СО}(г) + \text{Н}_2\text{О}(г) \rightleftharpoons \text{СО}_2(г) + \text{Н}_2(г) ]

Теперь рассчитаем изменение энтропии (( \Delta S_{rxn} )) для данной реакции.

У нас 2 молекулы газа реагируют (СО и Н2О) и образуют 2 молекулы газа (СО2 и Н2). Однако часто изменения в числе и типах молекул могут влиять на изменения энтропии. В данном случае:

Число молекул газа не изменяется, но при этом важно учесть, что разные газы могут иметь разные энтропийные параметры. Также в этой реакции наблюдается переход от воды в газообразном состоянии к продукту (газа) и образованию нового газа (СО2).

Так как вода в газообразном состоянии (водяной пар) имеет относительно высокую энтропию, а продукты также являются газами, изменение энтропии будет положительным:

[ \Delta S_{rxn} > 0 ]

Это связано с тем, что разнообразие молекул может увеличиваться за счёт изменения их конфигурации, что относится к увеличению хаоса и, следовательно, энтропии.

Что касается влияния температуры на протекание реакции, то если (\Delta S_{rxn} > 0), то реакция будет протекать спонтанно при повышении температуры. Чем выше температура, тем больше кинетической энергии у молекул, что способствует их взаимодействию. Следовательно, при охлаждении спонтанное протекание реакции будет затруднено.

Таким образом, при стандартных условиях, если (\Delta S_{rxn} > 0), можно ожидать, что реакция будет протекать в прямом направлении, и для стимулирования её протекания будет нужно повышать температуру.