Изменение свободной энергии, сопровождающее химическую реакцию, ее связь с константой равновесия. Расчет теплового эффекта реакции.

Теплоты нейтрализации соляной, уксусной и масляной кислот гидроксидом натрия соответственно равны – 55,9 кДж/моль; – 56,07 кДж/моль; – 57,74 кДж/моль. Вычислить теплоту диссоциации уксусной и масляной кислот.

Решение.

 (1)

Сокращенное ионное уравнение:  (2)

 (3)

Ионное уравнение:  (4)

Отнимаем уравнение 2 от уравнения 4 и получаем:

Также и с масляной кислотой:

Ответ: -0,7 кДж, - 1,84 кДж.

Рассчитать изменение скорости химической реакции при повышении температуры от 293 до 373 К? Температурный коэффициент этой реакции равен 2.

Решение. Подставляем в формулу

значения температур Т₁ и Т₂ :

Рассчитываем изменение скорости химической реакции:

Ответ:

Изменение свободной энергии, сопровождающее химическую реакцию, ее связь с константой равновесия. Расчет теплового эффекта реакции.

Изменение свободной энергии Гиббса , или изменение изобарно-изотермического потенциала - это та максимальная часть энергии системы, которая в данных условиях может превратиться в полезную работу. При  реакция протекает самопроизвольно.

В соответствии с законом действующих масс для произвольной реакции

а A + b B = c C + d D                  (1)

уравнение скорости прямой реакции можно записать:

,(2)                  

а для скорости обратной реакции

. (3)                               

По мере протекания реакции (1.33) слева направо концентрации веществ А и В будут уменьшаться и скорость прямой реакции будет падать. С другой стороны, по мере накопления продуктов реакции C и D скорость реакции справа налево будет расти. Наступает момент, когда скорости υ ₁ и υ ₂ становятся одинаковыми, концентрации всех веществ остаются неизменными, следовательно,

,          (4)

откудаK_c = k₁ / k₂ = .

Постоянная величина К_с, равная отношению констант скоростей прямой и обратной реакций, количественно описывает состояние равновесия через равновесные концентрации исходных веществ и продуктов их взаимодействия (в степени их стехиометрических коэффициентов) и называется константой равновесия. Константа равновесия является постоянной только для данной температуры, т.е. К_с = f (Т). Константу равновесия химической реакции принято выражать отношением, в числителе которого стоит произведение равновесных молярных концентраций продуктов реакции, а в знаменателе – произведение концентраций исходных веществ.

Если компоненты реакции представляют собой смесь идеальных газов, то константа равновесия (К_р) выражается через парциальные давления компонентов:

K_p = . (5)

или . (6)       

Из уравнения (6) следует, что К_р = К_с при условии, если реакция идет без изменения числа моль в газовой фазе, т.е. когда (с + d) = (a + b).

Если реакция (1) протекает самопроизвольно при постоянных Р и Т или V и Т, то значения D G и этой реакции можно получить из уравнения:

, (7)

где Р _А, Р _В, Р _С, Р _D – парциальные давления исходных веществ и продуктов реакции.

Уравнение (7) называются уравнениями изотермы химической реакции Вант-Гоффа. Это соотношение позволяет рассчитать значения G и F реакции, определить ее направление при различных концентрациях исходных веществ.

Необходимо отметить, что как для газовых систем, так и для растворов, при участии в реакции твердых тел (т.е. для гетерогенных систем) концентрация твердой фазы не входит в выражение для константы равновесия, поскольку эта концентрация практически постоянна. Так, для реакции

2 СО _(г) = СО _{2 (г)}  + С _(т)

константа равновесия записывается в виде

.

Зависимость константы равновесия от температуры (для температуры Т₂ относительно температуры Т₁) выражается следующим уравнением Вант-Гоффа:

,                  (8)

где D Н⁰ – тепловой эффект реакции.

45. Удельная электропроводность 0,1 н раствора AgNO ₃ равна 0,00943 Ом^–1·см^–1. Эквивалентная электропроводность этого раствора при бесконечном разбавлении равна 115,6 Ом^–1·см². Найти кажущуюся концентрацию Ag⁺ в растворе.

 Ом^–1·см²

Ответ: 0,815