Определите возможность восстановления монооксида никеля водородом:

NiO (к) + H2 (г) ® Ni (к) + H2 О (г)

DН° NiО (к) = - 240 кДж / моль; DН° Н2 О (г) = - 241,6 кДж / моль;

S°Ni (к) = 29,7 Дж / моль К; S° NiO (к) = 38,1 Дж / моль К

S°H2 (г) = 130,4 Дж / моль К; S° Н2 О (г) = 188,6 Дж / моль К.

Дано: NiO (к) + H ₂ (г) = Ni (к) + H ₂ О (г)

Δ Н ⁰ NiО (к) = - 240 кДж / моль;

Δ Н ⁰ Н ₂ О (г) = - 241,6 кДж / моль;

S ⁰ Ni (к) = 29,7 Дж / (моль*К) ;

S ⁰ NiO (к) = 38,1 Дж / (моль*К)

S ⁰ H ₂ (г) = 130,4 Дж / (моль*К) ;

S ⁰ Н ₂ О (г) = 188,6 Дж / (моль*К)

Найти: возможность реакции

Решение:

Реакция возможна, если свободная энергия Гиббса меньше нуля:

ΔG < 0

ΔG = ΔH - TΔS

1) Изменение энтальпии ΔH рассчитывается как разность стандартных энтальпий образования конечных продуктов и начальных реагентов:

ΔH = [ΔH⁰ (Ni (k)) + ΔН⁰ (Н₂О (г)) ] - [ΔH⁰ (NiO (k) + ΔH⁰ (H₂ (г)) ] = (0+241,6) - (240+0) = - 1,6 кДж/моль

(Стандартная энтальпия образования простых веществ (Ni и H₂) при стандартной температуре 298°К принята равной 0)

2) Изменение энтропии ΔS также рассчитывается как разность стандартных энтропий образования конечных и начальных веществ:

ΔS = [S⁰ (Ni (k)) + S⁰ (H₂O (г)) ] - [S⁰ (NiO (k)) + S⁰ (H₂ (г)) ] = (29,7+188,6) - (38,1+130,4) = 49,8 (Дж / (моль*К)

Стандартная температура Т = 298°К (25°С)

ТΔS = 298*49,8 = 14840,4 (Дж/моль) ≈ 14,8 (кДж/моль)

3) ΔG = ΔH - TΔS = - 1,6 - 14,8 = - 16,4 (кДж/моль)

Ответ: ΔG < 0, реакция возможна.