Миша
Мастер
(2164)
9 месяцев назад
Для расчета работы и изменения внутренней энергии в результате реакции, нам нужно знать изменение внутренней энергии системы ΔU и работу, совершенную системой W.
Из уравнения энергетического баланса: ΔU = q + W
где ΔU - изменение внутренней энергии, q - теплота реакции, W - работа.
Из уравнения Гиббса: ΔG = ΔH - TΔS
где ΔG - изменение свободной энергии, ΔH - изменение энтальпии, Т - температура, ΔS - изменение энтропии.
Так как реакция протекает при температуре и давлении 1 атм, работа реакции может быть найдена как: W = -pΔV
где p - давление, ΔV - изменение объема в результате реакции.
Так как магний растворили в избытке соляной кислоты, реакцией будет образование ионов Mg2+: Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2
Из стехиометрии реакции видно, что 1 моль магния образует 1 моль ионов Mg2+, поэтому ΔV = V(MgCl2) - V(Mg) = V(MgCl2) = M/V = 4,8 г / (24,3 г/моль) = 0,197 моль. Так как объем газа при нормальных условиях равен 22,4 л/моль, то ΔV = 0,197 моль * 22,4 л/моль = 4,41 л.
Подставим данные в уравнение для работы: W = -1 атм * 4,41 л = -4,41 л·атм = -4,41 Дж
Теперь найдем изменение внутренней энергии системы ΔU с помощью уравнения энергетического баланса: ΔU = q + W ΔU = ΔH - pΔV
Так как реакция протекает при постоянном давлении, то ΔU = ΔH - pΔV = -146,75 кДж/моль - 4,41 Дж = -151,16 кДж/моль.
Таким образом, изменение внутренней энергии системы ΔU в результате реакции составляет -151,16 кДж/моль, а работа равна -4,41 Дж.