Рассчитайте константу равновесия реакции: SO3(г)=SO2(г)+О2(г), пользуясь справочными данными энергии...

Константа равновесия реакции вычисляется по формуле: K = e^(-ΔG/RT), где ΔG - изменение энергии Гиббса, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Константа равновесия реакции связана с изменением энергии Гиббса, и она рассчитывается с использованием следующего уравнения:

[ \Delta G^\circ = -RT \ln K ]

где:

• (\Delta G^\circ) — стандартное изменение энергии Гиббса для реакции (в джоулях на моль),
• (R) — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)),
• (T) — температура в кельвинах,
• (K) — константа равновесия.

Для расчета константы равновесия необходимо знать стандартные энергии Гиббса образования ((\Delta G_f^\circ)) для всех участников реакции при заданной температуре. Предположим, что у вас есть следующие данные:

• (\Delta G_f^\circ) для (\text{SO}_3(г)),
• (\Delta G_f^\circ) для (\text{SO}_2(г)),
• (\Delta G_f^\circ) для (\text{O}_2(г)) (обычно равна нулю для простых веществ в стандартном состоянии).

Сначала вычислите (\Delta G^\circ) для реакции:

[ \Delta G^\circ = \sum \Delta G_f^\circ (\text{продукты}) - \sum \Delta G_f^\circ (\text{реагенты}) ]

Для данной реакции:

[ \Delta G^\circ = [\Delta G_f^\circ (\text{SO}_2) + \Delta G_f^\circ (\text{O}_2)] - [\Delta G_f^\circ (\text{SO}_3)] ]

После вычисления (\Delta G^\circ), используйте его в формуле для расчета (K):

[ K = \exp\left(-\frac{\Delta G^\circ}{RT}\right) ]

Где (\exp) обозначает экспоненциальную функцию.

Пример: Допустим, при 298 К:

• (\Delta G_f^\circ (\text{SO}_3) = -370.4 \, \text{кДж/моль}),
• (\Delta G_f^\circ (\text{SO}_2) = -300.2 \, \text{кДж/моль}),
• (\Delta G_f^\circ (\text{O}_2) = 0 \, \text{кДж/моль}).

Переведем в Дж/моль для расчетов:

• (\Delta G_f^\circ (\text{SO}_3) = -370400 \, \text{Дж/моль}),
• (\Delta G_f^\circ (\text{SO}_2) = -300200 \, \text{Дж/моль}).

Теперь рассчитаем (\Delta G^\circ):

[ \Delta G^\circ = (-300200 + 0) - (-370400) = 70200 \, \text{Дж/моль} ]

Теперь рассчитаем (K) при 298 К:

[ K = \exp\left(-\frac{70200}{8.314 \times 298}\right) = \exp\left(-28.3\right) ]

После вычисления получите значение (K), которое показывает, насколько сильно реакция смещена в сторону продуктов или реагентов при данной температуре. Значение (K \ll 1) указывает на то, что в равновесии преобладают реагенты, а (K \gg 1) — на преимущественное образование продуктов.

Для расчета константы равновесия реакции необходимо использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

Где ΔG - изменение свободной энергии Гиббса, ΔH - изменение энтальпии, ΔS - изменение энтропии, T - температура в Кельвинах.

Известно, что ΔG = -RT ln(K), где K - константа равновесия реакции, R - универсальная газовая постоянная.

Для реакции SO3(г) = SO2(г) + O2(г) известны следующие данные: ΔH = -98.9 кДж/моль ΔS = -158.8 Дж/(моль*К) T = 298 К

Таким образом, подставив данные в уравнение Гиббса-Гельмгольца, получаем: ΔG = -98.9 кДж/моль - 298 К (-158.8 Дж/(мольК)) = -98.9 кДж/моль + 47442.4 Дж/моль = 47343.5 Дж/моль

Теперь можем рассчитать константу равновесия реакции: K = exp(-ΔG / RT) = exp(-47343.5 Дж/моль / (8.314 Дж/(мольК) 298 К)) = exp(-19.07) = 5.8 * 10^(-9)

Таким образом, константа равновесия для реакции SO3(г) = SO2(г) + O2(г) составляет примерно 5.8 * 10^(-9).