Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Цель работы: используя экспериментальные данные по кинетике окисления металла при трех температурах, определить энтальпию реакции H
0 (тепловой эффект реакции с обратным знаком) и энтропию реагирующих веществ S
0, а также константу равновесия.
Для любой химической реакции приращение изобарно-изотермического потенциала системы равно приращению общей энергии за вычетом приращения связанной энергии (произведение абсолютной температуры на приращение энтропии): G
0=H
0-TS
0. С учетом уравнения изобары реакции получаем:
В общем случае
Исходные данные:
В качестве исходных данных имеется график по кинетике окисления металла при трех температурах.
Рисунок 2
— Кинетика окисления металла при трех температурах
Ход работы:
- Уравнение (2) можно использовать для определения K, H0 и S0 по опытным данным, если система близка к идеальной. Для определения K, H0 и S0 необходимо построить зависимость lgK = f(1/T), где начальная ордината B=S0/2,303R, а тангенс угла наклона прямой A= –H0/ 2,303R.
- Исходя из вышесказанного, по исходным данным строим зависимость lgK = f(1/T).
Таблица 4 – Экспериментальные данные
|
T, K |
1/T |
lg |
| 21,9 |
973,15 |
0,001 |
1,34 |
| 100 |
1173,15 |
0,0008 |
2,00 |
| 300 |
1373,15 |
0,0007 |
2,48 |
Рисунок 3 – Зависимость константы равновесия экзотермической реакции от температуры
Для полученного графика зависимости lgK = f(1/T) выводим линейное уравнение:
y=-3728,6x+5,0471
Из линейного уравнения находим переменные A и B, зная, что начальная ордината — B, а тангенс угла наклона прямой – А.
Поскольку начальная ордината — это значение у при х=0, то B=5,0471, а угловой коэффициент прямой равен тангенсу угла наклона прямой, то есть, k=tgα, то A=-3728,6.
Зная переменные A и B, находим H
0 и S
0
Энтропия реагирующих веществ
B=S
0/2,303R
S
0=5,0471⸱2,030⸱8,31=85,14 Дж/(моль*К)
Энтальпия реакции
A= –H
0/ 2,303R.
–H
0=-3728,6⸱2,303⸱8,31=62,9 кДж/моль
Находим константу равновесия процесса по формуле (2)
lgK=0,7+ 5,0471=5,75
K=5,6⸱10
5
Вывод: В ходе работы проведено исследование равновесных характеристик окисления металла при трех температурах. По экспериментальным данным определены энтальпия, энтропия и константа равновесия процесса окисления металла. Энтальпия реакции H
0 равна 62,9 кДж/моль, из чего мы можем заключить, что реакция окисления металла эндотермическая, поскольку в случае эндотермических реакций система поглощает тепло и Н – величина положительная. Энтропия реакции равна 85,14 Дж/(моль*К), поскольку энтропия характеризует неупорядоченность, вероятность существования системы следовательно, чем больше вероятность данного состояния системы (т.е. чем больше беспорядочности в системе), тем больше значение энтропии.
Ссылка на первоисточник:
http://www.rosnou.ru
