Используя величины стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий веществ вычислите возможность самопроизвольного протекания реакций при 25 и 1000°С, а также температуру при которой в системе устанавливается термодинамическое равновесие
(ΔG = 0):
1.1) 2NO(г)+ O2(г)= 2NO2(г)
1.2) CuO(т)+ CO(г) = Cu(т)+ CO2(г)

Добрый день! Рассмотрим каждую реакцию по отдельности:

1.1) 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г)

Для этой реакции нам известны стандартные энталпии образования и стандартные энтропии веществ:

ΔH°f(NO) = 90.3 кДж/моль
ΔH°f(O2) = 0 кДж/моль
ΔH°f(NO2) = 33.2 кДж/моль

ΔS°(NO) = 210.8 Дж/(моль·К)
ΔS°(O2) = 205.1 Дж/(моль·К)
ΔS°(NO2) = 240.1 Дж/(моль·К)

На первом шаге нужно вычислить стандартную изменение энтальпии (ΔH°) и стандартное изменение энтропии (ΔS°) для данной реакции. Это можно сделать следующим образом:

ΔH° = ΣΔH°f(продуктов) - ΣΔH°f(реагентов)
ΔS° = ΣΔS°(продуктов) - ΣΔS°(реагентов)

ΔH° = 2ΔH°f(NO2) - (2ΔH°f(NO) + ΔH°f(O2))
ΔH° = 2*33.2 кДж/моль - (2*90.3 кДж/моль + 0 кДж/моль)
ΔH° = -113 кДж/моль

ΔS° = 2ΔS°(NO2) - (2ΔS°(NO) + ΔS°(O2))
ΔS° = 2*240.1 Дж/(моль·К) - (2*210.8 Дж/(моль·К) + 205.1 Дж/(моль·К))
ΔS° = 73 Дж/(моль·К)

Теперь мы можем использовать формулу свободной энергии Гиббса (ΔG) для расчета возможности самопроизвольного протекания реакции:

ΔG = ΔH - TΔS

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

a) При 25°С (или 298 К):

ΔG = -113 кДж/моль - 298 К * 73 Дж/(моль·К)
ΔG = -113 кДж/моль - 21.7 кДж/моль
ΔG = -134.7 кДж/моль

Если ΔG < 0, то реакция протекает самопроизвольно при данной температуре.

b) При 1000°С (или 1273 К):

ΔG = -113 кДж/моль - 1273 К * 73 Дж/(моль·К)
ΔG = -113 кДж/моль - 93 кДж/моль
ΔG = -206 кДж/моль

И снова, если ΔG < 0, то реакция протекает самопроизвольно при данной температуре.

Теперь перейдем ко второй реакции:

1.2) CuO(т) + CO(г) = Cu(т) + CO2(г)

Для этой реакции нам также известны стандартные энталпии образования и стандартные энтропии веществ:

ΔH°f(CuO) = -156.4 кДж/моль
ΔH°f(CO) = -110.5 кДж/моль
ΔH°f(Cu) = 0 кДж/моль
ΔH°f(CO2) = -393.5 кДж/моль

ΔS°(CuO) = 50.9 Дж/(моль·К)
ΔS°(CO) = 197.66 Дж/(моль·К)
ΔS°(Cu) = 33.2 Дж/(моль·К)
ΔS°(CO2) = 213.6 Дж/(моль·К)

Вычислим стандартное изменение энтальпии (ΔH°) и стандартное изменение энтропии (ΔS°) для данной реакции:

ΔH° = ΣΔH°f(продуктов) - ΣΔH°f(реагентов)
ΔS° = ΣΔS°(продуктов) - ΣΔS°(реагентов)

ΔH° = ΔH°f(Cu) + ΔH°f(CO2) - (ΔH°f(CuO) + ΔH°f(CO))
ΔH° = 0 кДж/моль + (-393.5 кДж/моль) - ((-156.4 кДж/моль) + (-110.5 кДж/моль))
ΔH° = 63.6 кДж/моль

ΔS° = ΔS°(Cu) + ΔS°(CO2) - (ΔS°(CuO) + ΔS°(CO))
ΔS° = 33.2 Дж/(моль·К) + 213.6 Дж/(моль·К) - (50.9 Дж/(моль·К) + 197.66 Дж/(моль·К))
ΔS° = -1.76 Дж/(моль·К)

Теперь можно использовать формулу свободной энергии Гиббса (ΔG) для расчета возможности самопроизвольного протекания реакции:

ΔG = ΔH - TΔS

a) При 25°С (или 298 К):

ΔG = 63.6 кДж/моль - 298 К * (-1.76 Дж/(моль·К))
ΔG = 63.6 кДж/моль + 523 кДж/моль
ΔG = 586.6 кДж/моль

Если ΔG > 0, то реакция не протекает самопроизвольно при данной температуре.

b) При 1000°С (или 1273 К):

ΔG = 63.6 кДж/моль - 1273 К * (-1.76 Дж/(моль·К))
ΔG = 63.6 кДж/моль + 2243 кДж/моль
ΔG = 2306.6 кДж/моль

И снова, если ΔG > 0, то реакция не протекает самопроизвольно при данной температуре.

Температура, при которой в системе устанавливается термодинамическое равновесие (ΔG = 0), для каждой реакции нужно рассчитать отдельно, используя формулу:

ΔG = ΔH - TΔS

Тогда:

ΔH = TΔS

a) Для реакции 1.1):

-113 кДж/моль = T * 73 Дж/(моль·К)
T = -113 кДж/моль / (73 Дж/(моль·К))
T = -1548 К

Так как полученная температура отрицательная, это означает, что реакция не достигает термодинамического равновесия при 25°С (или 298 К).

b) Для реакции 1.2):

63.6 кДж/моль = T * (-1.76 Дж/(моль·К))
T = 63.6 кДж/моль / (-1.76 Дж/(моль·К))
T = -36136 К

Опять же, полученная температура отрицательная, что означает, что реакция не достигает термодинамического равновесия при 25°С (или 298 К).

Пожалуйста, обратите внимание, что у энтальпий и энтропий приводятся мольные значения, то есть эти значения относятся к реакции 1 моль вещества. Если в реакции участвуют другие количества веществ, значения энтальпий и энтропий нужно пропорционально масштабировать.