Вычислите энтальпию. энтропию реакций и изменение энергии Гиббса (расчет ведете по формуле ∆G=∆H-T×∆S) для приведенных реакций: TiO₂(к)+2С (графит) Ті(к)+2СО(г)

Для вычисления энтальпии (\( \Delta H \)), энтропии (\( \Delta S \)) и изменения энергии Гиббса (\( \Delta G \)) для данной реакции, необходимо выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Написание уравнения реакции Реакция, которую мы рассматриваем, выглядит следующим образом: \[ \text{TiO}_2(к) + 2C(графит) \rightarrow \text{Ti}(к) + 2CO(г) \]

Шаг 2: Определение стандартных энтальпий образования (\( \Delta H_f^\circ \)) Для расчета \( \Delta H \) необходимо знать стандартные энтальпии образования компонентов при стандартных условиях (25°C и 1 атм). Эти данные можно найти в таблицах термодинамических свойств. Предположим, что у нас есть следующие значения (примерные):

• \( \Delta H_f^\circ \) для TiO₂(к): -785,0 кДж/моль
• \( \Delta H_f^\circ \) для Ti(к): 0 кДж/моль (стандартное состояние)
• \( \Delta H_f^\circ \) для CO(г): -110,5 кДж/моль
• \( \Delta H_f^\circ \) для C(графит): 0 кДж/моль (стандартное состояние)

Теперь можем вычислить изменение энтальпии реакции: \[ \Delta H = \sum \Delta H_f^\circ(\text{продукты}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{реактанты}) \]

\[ \Delta H = [\Delta H_f^\circ(\text{Ti}) + 2 \Delta H_f^\circ(\text{CO})] - [\Delta H_f^\circ(\text{TiO}_2) + 2 \Delta H_f^\circ(\text{C})] \] Подставим значения: \[ \Delta H = [0 + 2 \times (-110,5)] - [-785 + 0] \] \[ \Delta H = [-221] - [-785] \] \[ \Delta H = -221 + 785 = 564 \text{ кДж/моль} \]

Шаг 3: Определение энтропии (\( \Delta S \)) Аналогично, для определения изменения энтропии (\( \Delta S \)), вам нужно знать стандартные энтропии (значения также можно найти в таблицах):

Допустим, что у нас есть такие значения:

• \( S^\circ \) для TiO₂(к): 100,0 Дж/(моль·К)
• \( S^\circ \) для Ti(к): 30,0 Дж/(моль·К)
• \( S^\circ \) для CO(г): 197,7 Дж/(моль·К)
• \( S^\circ \) для C(графит): 5,7 Дж/(моль·К)

Теперь рассчитаем изменение энтропии реакции: \[ \Delta S = \sum S^\circ(\text{продукты}) - \sum S^\circ(\text{реактанты}) \] \[ \Delta S = [S^\circ(\text{Ti}) + 2 S^\circ(\text{CO})] - [S^\circ(\text{TiO}_2) + 2 S^\circ(\text{C})] \] Подставим значения: \[ \Delta S = [30 + 2 \times 197,7] - [100 + 2 \times 5,7] \] \[ \Delta S = [30 + 395,4] - [100 + 11,4] \] \[ \Delta S = 425,4 - 111,4 = 314 \text{ Дж/(моль·К)} \]

Шаг 4: Расчет изменения энергии Гиббса (\( \Delta G \)) Теперь, используя формулу \(\Delta G = \Delta H - T \times \Delta S\), мы можем рассчитать изменение энергии Гиббса. Для этого выберем температуру, например, \(T = 298\) К (стандартная температура):

\[ \Delta G = \Delta H - T \times \Delta S \] Вначале преобразуем \(\Delta S\) из Дж/(моль·К) в кДж/(моль·К): \(\Delta S = 0,314\) кДж/(моль·К)

Теперь подставим значения: \[ \Delta G = 564 - (298 \times 0,314) \] \[ \Delta G = 564 - 93,572 = 470,428 \text{ кДж/моль} \]

Таким образом, получаем:

• \( \Delta H \) = 564 кДж/моль
• \( \Delta S \) = 314 Дж/(моль·К)
• \( \Delta G \) = 470,428 кДж/моль

Эти данные дают ясное представление о термодинамике реакции. Если нужна дополнительная информация или пояснение, не стесняйтесь спрашивать!