Verified answer

Первая задача 6А - 5 (на кинетику)

Как изменится скоростьпрямой реакции

Na₂S₂O₃ (р.) + H₂SO₄ (р.) = Na₂SO₄ (р.) + H₂SO₃ (р.) + S (т.)

при разбавлении раствора в 5 раз?

Скорость реакции прямо пропорциональна произведениюконцентраций реагентов, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам:

aA +bB = сС + dD 

v = k * [A]^a * [B]^b, где v – скорость реакции, k –константа скорости (кинетический коэффициент)

В нашем случае

v1=  k [Na₂S₂O₃ ]* [H₂SO₄]

Если раствор разбавляется в пять раз, то концентрации падаютв пять раз:

v2=  k ([Na₂S₂O₃ ] / 5) *([H₂SO₄] / 5) = k [Na₂S₂O₃ ] *[H₂SO₄] / 52 = v1 / 25

v2= v1 / 25

Скорость реакцииснизится в 25 раз.

Вторая задача 5А - 5  (на термодинамику)

Ca(OH)₂(кр.) + 2 HF(г) = CaF₂(кр) + 2H₂O(г)

Для ответа на вопрос о самопроизвольном течении реакции

в стандартномсостоянии вычисляется изменение стандартной свободной энергии

∆G° = ∆H° - T∆S°,

где ∆H° - изменение стандартной энтальпии, ∆S° - изменение стандартной энтропии,

T – температура.

Если ∆G° > 0, реакция не идет.

Если ∆G° <0, реакция идет.

(Нюанс. Если ∆G > 0, то реакция точно не идет. Если ∆G < 0, то теоретически

реакция идет, а на практике она может и не идти из-закинетических затруднений.)

∆H° - это тепловой эффект реакции пристандартных условиях.

Его можновычислить как разность между

стандартнымиэнтальпиями образования ∆H°f  продуктови реагентов реакции.

(индекс fозначает «formation» - «образование»)

Табличные данные:

∆H°f  (Ca(OH)₂(кр.)) = -985,1 кДж/моль

∆H°f  (HF(г)) =-273,30 кДж/моль

∆H°f  (CaF₂(кр)) = -1220,9кДж/моль

∆H°f  (H₂O(г))= -241,82

(Из энтальпий  образования продуктов вычитаем энтальпии образованияреагентов, с учетом стехиометрических коэффициентов)

∆H°  = [ ∆H°f  (CaF₂(кр)) + 2 ∆H°f  (H₂O(г))] – [ ∆H°f  (Ca(OH)₂(кр.)) + 2 ∆H°f  (HF(г)) ] =

= [ -1220,9 + 2(-241,82)] – [-985,1 + 2(-273,30)] = -1 704,54– (-1 531,7) =

= -1 704,54+ 1 531,7   = - 172,84 кДж/моль

Для вычислениячлена T∆S° используем табличные данные постандартным энтропиям.

S°  (Ca(OH)₂ (кр.)) = 83,4 Дж/(К*моль)

S°  (HF(г)) = 173,67 Дж/(К*моль)

S°  (CaF₂(кр)) =68,5 Дж/(К*моль)

S°  (H₂O(г))= 188,72 Дж/(К*моль)

∆S° вычисляется по аналогии с ∆H° как разность между

стандартными энтропиямиS° продуктов иреагентов реакции (также с учетом стехиометрических коэффициентов):

∆ S °  = [ S° (CaF₂(кр)) + 2 S° (H₂O(г)) ] – [ S° (Ca(OH)₂ (кр.)) + 2 S°  (HF(г)) ] =

= [68,5 + 2*188,72] – [83,4 + 2*173,67] = 445,94 - 430,74= 15,2 Дж/(К*моль)

И окончательно:

∆G° = ∆H° - T∆S° = - 172,84 кДж/моль – 298 К * 15,2 Дж/(К*моль) =

= - 172,84 кДж/моль- 4 529,6 Дж/моль = - 172,84 кДж/моль – 4, 53 кДж/моль =

= -  177,37 кДж/моль

∆G°= -  177,37 кДж/моль.   ∆G°< 0, реакция протекает самопроизвольно.

Тепловой эффектреакции равен изменению энтальпии с обратным знаком:

Q= - ∆H°= - (- 172,84 кДж/моль) =  172,84кДж/моль

Термохимическоеуравнение:

 Ca(OH)₂ (кр.) + 2 HF(г) = CaF₂(кр) + 2H₂O(г) + 172,84кДж/моль

Если мы уже знаем∆G° и ∆H°, то можем рассчитать ∆S° без обращения к табличным данным. (Новообще без табличных данных вычислить изменения энтропии не получится)

Поскольку ∆G° = ∆H° - T∆S°, то ∆S° =(∆H° - ∆G°)/T

∆S°= ( - 172,84 кДж/моль – (-  177,37 кДж/моль))/ 298 К = (4,53кДж/моль)/298 К   = 0,0152кДж/(К*моль)  = 15,2 Дж / (К*моль)

∆S°= 15,2 Дж / (К*моль)