Изменится ли направление протекания процесса

[Mikele]

Доброго времени суток всем. Не могу разобраться со способом решения задачи:

Для химической реакции CH4 + 2H2O = CO2+4H2 :
1) рассчитайте стандартную энтальпию и стандартную энтропию реакции,
2) определите, в каком направлении будет протекать реакция при стандартных состояниях всех участников и 298К,
3) рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции и область температур, при которых более вероятно протекание прямой реакции,
4) определите, изменится ли направление протекания процесса при 298К с увеличением парциальных давлений всех газообразных веществ до 5 атмосфер.

Вопросы 1-3 не вызывают затруднений, а вот 4... Скажем, я могу рассчитать значение К, исходя из величины энергии Гиббса (ΔG = 130,94 кДж), выразив ее из уравнения ΔG = -RTlnK:
e^(-ΔG/RT) = e^(-130940/8.314/298) = 1.12*10^-23 (что и логично, как-никак, ΔG>0).
Допустим, учитывая, что при 298 К вода - жидкость, запишу выражения для константы равновесия как
K = P(CO2)*P^4(H2)/P(CH4).
Подставлю значения парциальных давлений, получу некоторое значение (5*5^4/5 = 625). Либо я где-то ошибаюсь с размерностями, либо?..
С другой стороны, принцип Ле Шателье никто не отменял; для прямой реакции количество газообразных веществ увеличивается, и увеличение давления должно способствовать смещению равновесия в сторону обратного процесса. Может быть, ссылки на этот принцип здесь вообще будет достаточно?

Заранее благодарен за любую помощь. Честно признаться, после двух бессонных ночей голова работает не лучшим образом.

[Ahha]

Вопрос в задаче на мой взгляд по-идиотски сформулирован.

Во-первых, спрашивать про возможность протекания такой реакции при 298К - . Автору задачи двойка.

Во-вторых, что значит"увеличение давления всех газообразных веществ до пяти атмосфер"? Видимо, автор считает, что одновременно увеличились одинаково давления всех газов в системе, но такого быть не может, потому как их давления связаны уравнением хим. реакции. Или подразумевается, что система незамкнутая, тогда автору кол за неумение формулировать свои мысли. Или же, скорее всего, автор имел в виду, что увеличивается только давление исходного газообразного в-ва, то есть СО2. Тогда ему опять кол за неумение грамотно излагать. А если увеличилось только давление СО2 - принцип Ле Шателье.

[Mikele]

Автора этой задачи я, к сожалению или к счастью, не имею чести знать. А вот работать с его творением приходится здесь и сейчас...

[Maryna]

Во-первых, спрашивать про возможность протекания такой реакции при 298К - . Автору задачи двойка.

Да ладно, ничего страшного. Пусть все в цифрах видят, даже очевидные вещи.

Во-вторых, что значит"увеличение давления всех газообразных веществ до пяти атмосфер"?

Ну да, сформулировано коряво. Скажем так "если начальные парциальные давления всех газообразных участников реакции будут равны 5 атм".
Mikele, в уравнении для константы должны фигурировать паскали и только паскали (деленные на стандартное давление 1 Па, но это уже частности). Смещению-то будет способствовать, но ведь никто не говорил, что реакция обязательно должна изменить направление. А приведите, пожалуйста, свой расчет энергии Гиббса этой реакции (она должна быть < 0).

[stearan]

Вопрос в задаче на мой взгляд по-идиотски сформулирован

вся задача, имхо, сугубо учебная, автор по всей видимости не задавался целью чтобы она соответствовала реально существующим процессам steam reforming & gas shift.

...приведите, пожалуйста, свой расчет энергии Гиббса этой реакции (она должна быть < 0).

тут Mikele (ΔG = 130,94 кДж), пожалуй, прав - по Lange's Handbook получается +130.39kJ
а что будет делать реакция, если ее доводить до равновесия при разных Т и Р, видно из таблички

mikele-task.PNG

Le Chatelier's principle рулит - его знание объединяет всех

[Maryna]

да, насчет dG показалось.
Все-таки хочется защитить автора задачи от нападок. Сугубо учебная, конечно, но обвинять составителя в незнании реальных процессов не стоит: реальные процессы давно уже рассчитаны и обсосаны со всех сторон. А как заставить группу из 30 студентов с выходом в интернет работать самостоятельно и пользоваться справочниками? Только сочинять каждый раз новые задачи, которые могут становиться все более странными.

[stearan]

да, реальные процессы давно рассчитаны со всех сторон; однако, не уверен, что нынешние студенты так уж в курсе
30 студентов можно разделить на 2 группы: одним всучить реакцию CH4 + H2O = CO + 3H2 а другим CO + H2O = CO2 + H2, с соответствующим подбором условий; а всем вместе подумать и объяснить, почему делается именно так, а не "в один прием". студентам будет одинаково пофиг не хуже, а вредным процещщщикам придраться некчему