Проверка уравнения. По первому приближению Улиха:
= -247400 + 298∙253,21 = −171943Дж
= 96,98∙298∙ −393,21∙298 – 19,98∙10-3∙2982 – 0,187∙10-6∙2983 −
− − 214982,12 = −171943Дж
Следовательно, полученное уравнение характеризует температурную зависимость ΔG = f(T) в найденном диапазоне. В программе Excel по данному уравнению находим ряд по заданным температурам и строим график температурной зависимости энергии Гиббса. Из графика видно, что при повышении температуры энергия Гиббса возрастает и при температуре больше 900 К ее изменение будет больше нуля. Из этого следует, что при температуре выше 900 К реакция невозможна в прямом направлении. Таким образом, интервал температур, при котором исследуемая реакция возможна в прямом направлении составляет от 298 до ~900 К. При 900 К наступает предел протекания процесса.
Задача 2. Рассчитать свободную энергию вещества при стандартных условиях. Для примера возьмем Са(NO3)2.
Решение.Составим термохимическое уравнение образования вещества из простых веществ: Са + N2 + 3О2 = Са(NO3)2, = −938,76 кДж/моль.
Для расчета воспользуемся следующим уравнением:
Изменение энтальпии реакции равно энтальпии образования нитрата кальция. (так как простых веществ принято равной нулю)
.= −938,76 – 0 = −938,76 (1)
Изменение энтропии реакции равно:
= 193,30 – (41,63 + 191,5 + 3∙205,04) = −654,95 кДж/моль∙К (2)
= −743584,9 = −743,585 кДж/моль (3)
В уравнении (2) в скобках стандартная энтропия образования простых веществ, участвующих в реакции. ( Дж/моль∙К). Проверить правильность расчета можно, сравнив справочное и рассчитанное по уравнению (3) значение . Для этого выпишем из [] = −743,49 кДж/моль. Из расчетов видно, что табличное и расчетное значение отличатся друг от друга на незначительную величину (0,012%).
Занятие 6.
Закрепление предыдущего материала. Проверка знаний: «Мозговой штурм», Элементы деловой игры. Самостоятельная работа. Например: Используя элементы деловой игры решить следующую задачу (участвуют все, присутствующие на занятии).
Задача. В закрытых системах, обменивающихся с окружающей средой только энергией, для определения возможности, направления и предела протекания процесса, необходимо учитывать значения двух факторов – энтальпийного и энтропийного. Определить возможность и направление (при стандартных условиях) любого процесса по следующим соотношениям:
1. < 0, > 0; 2. < 0, < 0;
> 0, > 0; < 0, < 0.
Соотношение 3: процесс невозможен при стандартной температуре. Чтобы его осуществить, необходимо повысить температуру до значения ( = 0) и выше. При этом будет уменьшаться, что свидетельствует о возможности процесса.
Соотношение 4: процесс невозможен при стандартных условиях. Дальнейшее повышение температур не приведет к равновесному состоянию системы. Поэтому при любой температуре этот процесс невозможен в прямом направлении.