Энергия гиббса в реакции

Question

Энергия гиббса в реакции

evefl Знаток (453), на голосовании 1 неделю назад

Метод химического осаждения из газовой фазы может использоваться для получения нитрида кремния согласно реакции:

3SiCl4 + 4NH3 = Si3N4 + 12HCl

При температуре T = 800 К равновесные парциальные давления всех трех газообразных участников реакции равны 4,09∙102 Па. Рассчитайте значение стандартной энергии Гиббса реакции при этой температуре.

Стандартная энергия Гиббса равновесной реакции подчиняется формуле ∆rG° = −RT∙lnKравн.

Answer 1

Вычисление константы равновесия Kравн:
Константа равновесия Kравн для данной реакции выражается через парциальные давления:

Kравн = (P(Si₃N₄) * P(HCl)¹²) / (P(SiCl₄)³ * P(NH₃)⁴)

Поскольку парциальные давления Si₃N₄ (твёрдое вещество) принимается равным 1, а парциальные давления всех газообразных веществ одинаковы и равны 4,09∙10² Па, то:

Kравн = (1 * (4,09∙10²)¹²) / ((4,09∙10²)³ * (4,09∙10²)⁴) = (4,09∙10²)⁸

Вычисление стандартной энергии Гиббса:
Используем формулу:

∆rG° = −RT∙lnKравн

где:

R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К))
T — температура (800 К)
Kравн — константа равновесия (вычисленная на шаге 1)
∆rG° = −8,314 Дж/(моль·К) * 800 К * ln((4,09∙10²)⁸)

Вычислим логарифм:

ln((4,09∙10²)⁸) ≈ ln(2,77⋅10¹⁷) ≈ 39,9

Теперь подставим в формулу:

∆rG° ≈ −8,314 Дж/(моль·К) * 800 К * 39,9 ≈ -265000 Дж/моль ≈ -265 кДж/моль

Ответ: Стандартная энергия Гиббса реакции при 800 К составляет приблизительно -265 кДж/моль. Обратите внимание, что приблизительное значение получено из-за округления в вычислениях. Для более точного результата используйте точный логарифм.