Номер 5, страница 134 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 19. Направление протекания химических реакций. Понятие об энтропии - номер 5, страница 134.

Условие.

5. С помощью таблицы 11 рассчитайте $ \Delta S^\circ $ реакции:

$ \text{C}_2\text{H}_6(\text{г.}) \longrightarrow \text{C}_2\text{H}_4(\text{г.}) + \text{H}_2(\text{г.}) $

Решение.

Решение 2.

Дано:

Реакция: $C_2H_6(г.) \longrightarrow C_2H_4(г.) + H_2(г.)$

Для расчета изменения стандартной энтропии реакции ($\Delta S^\circ$) воспользуемся справочными данными стандартных молярных энтропий ($S^\circ$) для участвующих веществ при стандартных условиях (298 К, 1 атм), которые можно найти в таблице 11 или других справочниках термодинамических величин:

$S^\circ(C_2H_6, г.) = 229,6 \text{ Дж/(моль·К)}$

$S^\circ(C_2H_4, г.) = 219,6 \text{ Дж/(моль·К)}$

$S^\circ(H_2, г.) = 130,7 \text{ Дж/(моль·К)}$

Найти:

$\Delta S^\circ$ реакции

Решение:

Изменение стандартной энтропии реакции ($\Delta S^\circ_{реакции}$) является следствием закона Гесса и рассчитывается как разность между суммой стандартных энтропий продуктов реакции и суммой стандартных энтропий исходных веществ (реагентов), умноженных на их стехиометрические коэффициенты.

Общая формула для расчета:

$\Delta S^\circ_{реакции} = \sum n_{продуктов} \cdot S^\circ_{продуктов} - \sum n_{реагентов} \cdot S^\circ_{реагентов}$

где $\text{n}$ — стехиометрические коэффициенты.

Для реакции дегидрирования этана:

$C_2H_6(г.) \longrightarrow C_2H_4(г.) + H_2(г.)$

Стехиометрические коэффициенты всех участников равны 1.

Продукты реакции: 1 моль $C_2H_4(г.)$ и 1 моль $H_2(г.)$.

Исходное вещество: 1 моль $C_2H_6(г.)$.

Применим формулу к нашей реакции:

$\Delta S^\circ = [1 \cdot S^\circ(C_2H_4, г.) + 1 \cdot S^\circ(H_2, г.)] - [1 \cdot S^\circ(C_2H_6, г.)]$

Теперь подставим числовые значения стандартных энтропий в это уравнение:

$\Delta S^\circ = (219,6 \text{ Дж/(моль·К)} + 130,7 \text{ Дж/(моль·К)}) - 229,6 \text{ Дж/(моль·К)}$

Сначала найдем сумму энтропий продуктов:

$\sum S^\circ_{продуктов} = 219,6 + 130,7 = 350,3 \text{ Дж/(моль·К)}$

Теперь вычтем энтропию реагента:

$\Delta S^\circ = 350,3 \text{ Дж/(моль·К)} - 229,6 \text{ Дж/(моль·К)} = 120,7 \text{ Дж/(моль·К)}$

Полученное значение $\Delta S^\circ$ положительно, что означает увеличение энтропии (беспорядка) в системе. Это ожидаемый результат, так как в ходе реакции из одной молекулы газа образуются две молекулы газа, что приводит к увеличению числа частиц и степеней свободы системы.

Ответ: $\Delta S^\circ = 120,7 \text{ Дж/(моль·К)}$.