Термодинамика.Энтальпия.

[kolyuchka]

Помогите с ответом пожалуйста 

 

Как объяснить, что из двух термодинамически невозможных в стандартных условиях реакций, только одна из них становится возможной при высокой температуре?

 

N2 + 0,5O2=N2O; дельтаН=81,51 кдж/моль

0,5N2+ 0,5O2=NO; дельтаН= 90,29 кдж/моль

 

[yatcheh]

11.11.2023 в 18:32, kolyuchka сказал:

Помогите с ответом пожалуйста 

 

Как объяснить, что из двух термодинамически невозможных в стандартных условиях реакций, только одна из них становится возможной при высокой температуре?

 

N2 + 0,5O2=N2O; дельтаН=81,51 кдж/моль

0,5N2+ 0,5O2=NO; дельтаН= 90,29 кдж/моль

 

 

Знаком изменения энтропии. В первом случае она явно уменьшается.

[HE KOT]

В 11.11.2023 в 18:32, kolyuchka сказал:

Помогите с ответом пожалуйста 

 

Как объяснить, что из двух термодинамически невозможных в стандартных условиях реакций, только одна из них становится возможной при высокой температуре?

 

N2 + 0,5O2=N2O; дельтаН=81,51 кдж/моль

0,5N2+ 0,5O2=NO; дельтаН= 90,29 кдж/моль

 

продукт NO гораздо более устойчив при высоких температурах, а N2O разложится выше 500 градусов цельсия)

по идее по формуле

ΔG=ΔH-T*ΔS

ΔS1 реакции= S(N2O)-0.5S(O2)-S(N2)=81.6-0.5*205.04-191.5=-212.52 = -0.21252 в кДЖ

реакция возможной станет при G большей либо равной нулю. Найдем температуру

0=81.51-T*0.21252

T=383.54K

тогда мой аргумент никакой.. 

И всё-таки N2O будет гораздо неустойчивым к высоким температурам...

вообще по логике вещей N2O будет доокисляться до NO при высоких температурах)

p.s. 

эксперты, поправьте меня если что

[yatcheh]

11.11.2023 в 19:03, HE KOT сказал:

ΔS1 реакции= S(N2O)-0.5S(O2)-S(N2)=81.6-0.5*205.04-191.5=-212.52 = -0.21252 в кДЖ

 

У вас же ΔS < 0, так 

0=81.51-T*(-0.21252) = 81.51 + T*0.21252

и уравнение ни при каких положительных Т не имеет решения

 

Посчитайте ΔS для получения NO - если она будет положительной, тогда для NO есть шансы образоваться.

 

 

Изменено 11 Ноября, 2023 в 16:33 пользователем yatcheh

[Paul_S]

Это нельзя через термодинамику объяснить. Здесь первая реакция необратимая, вторая - обратимая. Но для достижения равновесия 0,5N2+ 0,5O2⇄NO необходима высокая температура, поскольку требуется преодолеть энергию активации. Которая здесь высокая, поскольку нужно разбить тройную связь в молекуле азота.

[stearan]

В 13.11.2023 в 01:26, Paul_S сказал:

1) Это нельзя через термодинамику объяснить.

2) для достижения равновесия 0,5N2+ 0,5O2⇄NO необходима высокая температура, поскольку требуется преодолеть энергию активации. Которая здесь высокая, поскольку нужно разбить тройную связь в молекуле азота.

1) частично можно.

для протекания первой реакции вообще никаких предпосылок нет, N₂О получается другими реакциями, а в N₂ + O₂ (по реакции обратной к первой) может только разлагаться. причем, кстати, тоже нехилая энергия активации нужна: в некаталитических установках хвостовой очистки газов в производстве азотной кислоты Т доходит до 700°С
2) совершенно верно: для преодоления активационного барьера в сторону образования NО из N₂ и О₂ требуется Т выше 1500°C, этим определяется кинетика.

по термодинамике, равновесное содержание NО при нагревании сухого воздуха при Ратм:

t,°C       %mol NO

1600     0.4

1950     1

2300    2

2700    3.5

3000   4.6

Энергетический барьер существует и в обратную сторону, но он заметно ниже. Это одна из причин, почему производство азотной кислоты сжиганием воздуха в эл.дуге не прижилось: теоретический выход NO при 6000°С уже неплохой, но охладить газ так, чтобы NO не успел разложиться практически невозможно.

при сжигании аммиака в производстве HNO₃ температура порядка 850-900°С и для подавления обратного разложения NО газ достаточно охладить ниже 400°С. в котле, который расположен прямо под контактным аппаратом это вполне технически достижимо.  
    

Изменено 13 Ноября, 2023 в 11:58 пользователем stearan

[Paul_S]

13.11.2023 в 12:51, stearan сказал:

1) частично можно.

для протекания первой реакции вообще никаких предпосылок нет, N₂О получается другими реакциями, а в N₂ + O₂ (по реакции обратной к первой) может только разлагаться. причем, кстати, тоже нехилая энергия активации нужна: в некаталитических установках хвостовой очистки газов в производстве азотной кислоты Т доходит до 700°С

С точки зрения термодинамики оба случая - эндотермические реакции, только первая идет с уменьшением объема, поэтому ей должно способствовать повышение давления. Про то, что эта реакция на самом деле идет необратимо справа налево, термодинамика ничего не знает. Также как и про механизмы реакций и энергию активации. Это относится к химической кинетике.

[yatcheh]

13.11.2023 в 15:48, Paul_S сказал:

С точки зрения термодинамики оба случая - эндотермические реакции, только первая идет с уменьшением объема, поэтому ей должно способствовать повышение давления.

 

Никакое повышение давления не изменит знак энергии Гиббса. Равновесие всегда будет сдвинуто в сторону исходников. В этом смысле - реакция не идёт. А насколько она "не идёт" - это уже от абсолютного значения энергии Гиббса зависит.

Собственно - смысл задания в этом и заключается. Первой реакции уже ничто не поможет, второй - повышение температуры поспособствует.

Изменено 13 Ноября, 2023 в 16:35 пользователем yatcheh

[stearan]

В 13.11.2023 в 17:32, yatcheh сказал:

Никакое повышение давления не изменит знак энергии Гиббса

заслуживает уточнения.

в принципе, давление влияет на энергию Гибса, ибо отклонение энтальпии и энтропии от идеальных значений есть и функция давления.

более уверенно можно сказать, что в данном случае повышение давления не способно изменить знак ΔG реакции.