Рассмотрим реакцию конверсии пропана водяным паром в угарный газ и водород. C3H8 (г.) + 3H2O (г.) = 3CO (г.) + 7H2 (г.) Стандартные термодинамические функции состояния для участников реакции конверсии этана приведены в таблице ниже. Таблица 1. Стандартные

Для решения задачи, давайте сначала рассчитаем стандартное изменение энтальпии (ΔrH°) и стандартное изменение энтропии (ΔrS°) для реакции конверсии пропана водяным паром в угарный газ и водород.

Шаг 1: Рас...

Для реакции: \[ \text{C}8 (г.) + 3\text{H}2 (г.) \] Используем формулу: \[ \DeltafH°fH°_{\text{реактанты}} \] Подставим значения из таблицы: - Продукты: - 3CO: \(3 \times (-110,53 \text{ кДж/моль}) = -331,59 \text{ кДж}\) - 7H2: \(7 \times 0 \text{ кДж/моль} = 0 \text{ кДж}\) - Реактанты: - C3H8: \(-103,85 \text{ кДж/моль}\) - 3H2O: \(3 \times (-241,81 \text{ кДж/моль}) = -725,43 \text{ кДж}\) Теперь подставим в формулу: \[ \Delta_rH° = (-331,59 + 0) - (-103,85 - 725,43) \] \[ \Delta_rH° = -331,59 - (-829,28) = -331,59 + 829,28 = 497,69 \text{ кДж} \] Используем аналогичную формулу: \[ \Delta{\text{продукты}} - \sum S°_{\text{реактанты}} \] Подставим значения из таблицы: - Продукты: - 3CO: \(3 \times 197,55 \text{ Дж/(моль·К)} = 592,65 \text{ Дж/(моль·К)}\) - 7H2: \(7 \times 28,83 \text{ Дж/(моль·К)} = 201,81 \text{ Дж/(моль·К)}\) - Реактанты: - C3H8: \(269,91 \text{ Дж/(моль·К)}\) - 3H2O: \(3 \times 188,72 \text{ Дж/(моль·К)} = 566,16 \text{ Дж/(моль·К)}\) Теперь подставим в формулу: \[ \Delta_rS° = (592,65 + 201,81) - (269,91 + 566,16) \] \[ \Delta_rS° = 794,46 - 836,07 = -41,61 \text{ Дж/(моль·К)} \] Теперь подставим значения в уравнение (1): \[ \DeltarH° - T \Delta_rS° \] Подставим значения при T = 298 K: \[ \Delta_rG° = 497,69 \text{ кДж} - 298 \times (-41,61 \text{ Дж/(моль·К)}) \times \frac{1 \text{ кДж}}{1000 \text{ Дж}} \] \[ \Delta_rG° = 497,69 \text{ кДж} + 298 \times 0,04161 \text{ кДж/(моль·К)} \] \[ \Delta_rG° = 497,69 + 12,39 = 510,08 \text{ кДж} \] Сравнив с предложенными вариантами, мы видим, что ни один из них не совпадает с нашим расчетом. Возможно, произошла ошибка в расчетах или в интерпретации данных. Однако, если бы мы получили отрицательное значение, это указывало бы на самопроизвольность реакции. Для нахождения температуры, при которой реакция становится самопроизвольной, мы можем использовать уравнение: \[ \Delta_rG° = 0 \] Подставим: \[ 0 = \DeltarS° \] Отсюда: \[ T = \frac{\DeltarS°} \] Подставим значения: \[ T = \frac{497,69 \text{ кДж}}{-0,04161 \text{ кДж/(моль·К)}} \] \[ T = \frac{497,69}{0,04161} \approx 119,5 \text{ К} \] Таким образом, реакция начнет протекать самопроизвольно при температуре выше 119,5 К. 1. Стандартное изменение энергии Гиббса: . 2. Температура самопроизвольности: .