Указать, какие из реакций образования оксидов азота и при каких температурах (высоких или низких) могут протекать самопроизвольно
Вопрос посетителя
Указать, какие из реакций образования оксидов азота и при каких температурах (высоких или низких) могут протекать самопроизвольно в стандартных условиях:
а) 2N2 (г) + О2 = 2N2О (г) , ΔHО298 > 0.
б) N2 (г) + О2 = 2NО (г) , ΔHО298 > 0.
в) 2NО (г) + О2 (г) = 2NО3 (к) , ΔHО298 < 0
г) NO (г) + NO2 (г.) = N2O3 (k.), ΔHО298 < 0
д) N2 (г.) + 2O2 (г.) = 2NO2 (г.) ΔHО298 > 0
Ответ эксперта
Реакция может протекать самопроизвольно, если выполняется условие ΔGº = ΔHº – TΔSº <0.
Возможны 4 случая:
(1) Если ΔHº<0 и ΔSº<0, то выражение –TΔSº>0, поэтому чем ниже Т, тем меньше положительная составляющая и тем выше вероятность протекания реакции.
(2) Если ΔHº<0 и ΔSº>0, то выражение –TΔSº<0, т.е. обе составляющие отрицательны и реакция возможна при любой Т (ΔGº <0 всегда).
(3) Если ΔHº>0 и ΔSº<0, то выражение –TΔSº>0, т.е. обе составляющие положительны и реакция в принципе невозможна независимо от Т (ΔGº > 0 всегда).
(4) Если ΔHº>0 и ΔSº>0, то выражение –TΔSº<0, поэтому чем выше Т, тем больше отрицательная составляющая и тем выше вероятность протекания реакции.
ΔHº дана, T(К) всегда >0, знак ΔSº определяется по уравнению реакции по принципу: чем больше моль газа, тем выше Sº.
а) 2N2 (г) + О2 (г) = 2N2О (г) , ΔHО298 > 0,
из 3 моль газа образуются только 2 моль газа → ΔSº<0 → случай (3) реакция невозможна
б) N2 (г) + О2 (г) = 2NО (г) , ΔHО298 > 0,
из 2 моль газа образуются 2 моль газа → ΔSº≈0 → случай (3) реакция невозможна.
в) 2NО (г) + О2 (г) = 2NО2 (к) , ΔHО298 < 0
из 3 моль газа образуются кристаллы (0 моль газа) → ΔSº<0 → случай (1) вероятна при низких Т
г) NO (г) + NO2 (г) = N2O3 (к) , ΔHО298 < 0
из 2 моль газа образуются кристаллы (0 моль газа) → ΔSº<0 → случай (1) вероятна при низких Т
д) N2 (г) + 2O2 (г) = 2NO2 (г) , ΔHО298 > 0
из 3 моль газа образуются 2 моль газа → ΔSº<0 → случай (3) реакция невозможна.
