Дано:
Уравнение реакции: 4HCl(g) + O2(g) = 2H2O(g) + 2Cl2(g)
ΔH = -114,2 кДж
Найти:
Температуру, при которой наступит равновесие в системе.
Определить, что является более сильным окислителем - хлор или кислород и при каких температурах.
Решение:
Сначала определим условия равновесия по уравнению Вант-Гоффа:
ΔG = ΔH - TΔS = 0
Где ΔG - изменение свободной энергии системы, ΔH - изменение энтальпии, T - температура в Кельвинах, ΔS - изменение энтропии.
Из уравнения реакции и табличных данных о стандартных энтальпиях образования веществ получаем:
ΔH = Σ(H продуктов) - Σ(H реагентов)
-114,2 = [2ΔH(H2O) + 2ΔH(Cl2)] - [4ΔH(HCl) + ΔH(O2)]
ΔH(H2O) = -285,8 кДж/моль
ΔH(Cl2) = 0 кДж/моль
ΔH(HCl) = -92,3 кДж/моль
ΔH(O2) = 0 кДж/моль
Подставляем данные в уравнение:
-114,2 = [2*(-285,8) + 2*0] - [4*(-92,3) + 0]
-114,2 = -571,6 + 369,2
-114,2 = -202,4
Таким образом, система не достигнет равновесия при данной температуре.
Чтобы определить, что является более сильным окислителем, рассмотрим потенциалы окисления для хлора и кислорода. Чем больше потенциал окисления, тем сильнее окислитель.
Потенциал окисления для хлора (Cl2) равен 1,36 В.
Потенциал окисления для кислорода (O2) равен 1,23 В.
Таким образом, хлор является более сильным окислителем.