Chemistry Labs

Bài 2

Chu trình khí phân li. Dinitơ tetroxit tạo cân bằng với nitơ dioxit: NX2OX4(g)⇌2 NOX2(g)\ce{N2O4(g) <=> 2 NO2(g)}. Cho 1.00 mol NX2OX4\ce{N2O4} vào bình rỗng thể tích cố định 24.44 dm3^3. Áp suất cân bằng ở 298 K là 1.190 bar; khi nung đến 348 K áp suất cân bằng tăng lên 1.886 bar. (a) Tính ΔG∘\Delta G^{\circ} của phản ứng ở 298 K, giả sử khí lý tưởng. (b) Tính ΔH∘\Delta H^{\circ} và ΔS∘\Delta S^{\circ}, giả sử chúng không đổi đáng kể theo nhiệt độ. Sự phân li thuận nghịch của NX2OX4\ce{N2O4} có thể dùng trong các chu trình năng lượng: ở bước 3→43 \to 4 hỗn hợp khí nóng giãn nở thuận nghịch đoạn nhiệt qua tua-bin. (c) Viết phương trình tính công do 1 mol khí trơ (không khí) sinh ra khi giãn nở đoạn nhiệt thuận nghịch 3→43 \to 4, giả sử CV,mC_{V,m} không đổi và nhiệt độ giảm từ T3T_3 xuống T4T_4.
Bước 1/5: Độ phân li tại 298 K
← TrướcTiếp →
pini=RTV=0.083145×29824.44=1.014 bar;peqpini=1+x⇒x=0.174p_{ini} = \dfrac{RT}{V} = \dfrac{0.083145 \times 298}{24.44} = 1.014\ \text{bar}; \quad \dfrac{p_{eq}}{p_{ini}} = 1 + x \Rightarrow x = 0.174
Phân tích

Nếu xx mol NX2OX4\ce{N2O4} phân li thì ntot=1−x+2x=1+xn_{tot} = 1 - x + 2x = 1 + x mol, nên áp suất tăng theo hệ số 1+x1 + x: x=peq/pini−1=1.190/1.014−1=0.174x = p_{eq}/p_{ini} - 1 = 1.190/1.014 - 1 = 0.174.