Номер 75, страница 301 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.75. Рассчитайте энтропию образования твёрдого ${\mathrm{XeF}}_4$ из простых веществ, если известны следующие величины:

Энтропия сублимации ${\mathrm{XeF}}_4$ равна 105,6 Дж/(моль • К).

Дано:

Стандартная молярная энтропия $S_{298}^{\circ}(Xe_{(\text{газ})}) = 169,7 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$
Стандартная молярная энтропия $S_{298}^{\circ}(F_{2(\text{газ})}) = 202,8 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$
Стандартная молярная энтропия $S_{298}^{\circ}(XeF_{4(\text{газ})}) = 324,0 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$
Энтропия сублимации $XeF_4$, $\Delta_{sub}S^{\circ}(XeF_4) = 105,6 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$

Все данные приведены в системе СИ.

Энтропию образования твёрдого $XeF_4$, $\Delta_f S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}})$

1. Для расчёта энтропии образования твёрдого $XeF_4$ необходимо знать его стандартную молярную энтропию $S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}})$. Мы можем найти эту величину, используя данные об энтропии газообразного $XeF_4$ и энтропии его сублимации (возгонки).

Процесс сублимации описывается уравнением: $XeF_{4(\text{тв.})} \rightarrow XeF_{4(\text{газ})}$

Изменение энтропии для этого фазового перехода равно: $\Delta_{sub}S^{\circ} = S^{\circ}(XeF_{4(\text{газ})}) - S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}})$

Выразим отсюда стандартную молярную энтропию твёрдого тетрафторида ксенона:

$S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) = S^{\circ}(XeF_{4(\text{газ})}) - \Delta_{sub}S^{\circ}$

Подставим числовые значения из условия:

$S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) = 324,0 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)} - 105,6 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)} = 218,4 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$

2. Теперь мы можем рассчитать энтропию образования твёрдого $XeF_4$ из простых веществ. Простые вещества ксенон ($Xe$) и фтор ($F_2$) при стандартных условиях (298 К) являются газами. Реакция образования:

$Xe_{(\text{газ})} + 2F_{2(\text{газ})} \rightarrow XeF_{4(\text{тв.})}$

Энтропия образования ($\Delta_f S^{\circ}$) равна изменению энтропии в этой реакции и вычисляется как разность сумм стандартных энтропий продуктов и реагентов с учётом их стехиометрических коэффициентов:

$\Delta_f S^{\circ} = S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) - [S^{\circ}(Xe_{(\text{газ})}) + 2 \cdot S^{\circ}(F_{2(\text{газ})})]$

Подставим все известные и вычисленные значения в формулу:

$\Delta_f S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) = 218,4 - (169,7 + 2 \cdot 202,8)$

$\Delta_f S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) = 218,4 - (169,7 + 405,6)$

$\Delta_f S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) = 218,4 - 575,3$

$\Delta_f S^{\circ}(XeF_{4(\text{тв.)}}) = -356,9 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$

Ответ: энтропия образования твёрдого $XeF_4$ из простых веществ равна $-356,9 \text{ Дж/(моль} \cdot \text{К)}$.