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 4/5: Lặp lại tại 348 K và giải ΔH∘\Delta H^{\circ}, ΔS∘\Delta S^{\circ}
← TrướcTiếp →
x348=1.8861.184−1=0.593⇒K348=4.09,  ΔG348∘=−4.08 kJ mol−1⇒ΔS∘=176 J K−1mol−1,  ΔH∘=57.2 kJ mol−1x_{348} = \dfrac{1.886}{1.184} - 1 = 0.593 \Rightarrow K_{348} = 4.09,\; \Delta G^{\circ}_{348} = -4.08\ \text{kJ mol}^{-1} \Rightarrow \Delta S^{\circ} = 176\ \text{J K}^{-1}\text{mol}^{-1},\; \Delta H^{\circ} = 57.2\ \text{kJ mol}^{-1}
Phân tích

Ở 348 K, pini=RT/V=1.184p_{ini} = RT/V = 1.184 bar nên x=0.593x = 0.593 và K348=4.09K_{348} = 4.09, suy ra ΔG348∘=−4.08\Delta G^{\circ}_{348} = -4.08 kJ mol−1^{-1}. Trừ ΔG348∘=ΔH−348ΔS\Delta G^{\circ}_{348} = \Delta H - 348\Delta S khỏi ΔG298∘=ΔH−298ΔS\Delta G^{\circ}_{298} = \Delta H - 298\Delta S được ΔS∘=0.176\Delta S^{\circ} = 0.176 kJ K−1^{-1} mol−1^{-1} và ΔH∘=4.72+298×0.176=57.2\Delta H^{\circ} = 4.72 + 298\times0.176 = 57.2 kJ mol−1^{-1}.