大学化学碳酸氢钠反应生成二氧化碳水和碳酸钠,求在标准状态所需温度Tc

Question

如题所述

Answer 1

碳酸氢钠和酸反应生成二氧化碳、水和相应的盐，反应式为：
NaHCO3(s) + H+(aq) → Na+(aq) + CO2(g) + H2O(l)
反应的ΔG和ΔH可以通过反应物和生成物的标准生成焓（ΔHf）和标准熵（S）计算得出：
ΔG = ΣΔGf(products) - ΣΔGf(reactants)
ΔH = ΣΔHf(products) - ΣΔHf(reactants)
ΔG = ΔH - TΔS
根据上述方程，我们可以计算出反应在标准状态下所需的温度Tc。
首先，我们需要知道反应物和生成物的标准生成焓（ΔHf）和标准熵（S）：
NaHCO3(s): ΔHf = -1130.9 kJ/mol, S = 102.6 J/(mol·K)
Na2CO3(s): ΔHf = -1130.9 kJ/mol, S = 136.3 J/(mol·K)
CO2(g): ΔHf = -393.5 kJ/mol, S = 213.7 J/(mol·K)
H2O(l): ΔHf = -285.8 kJ/mol, S = 69.9 J/(mol·K)
然后，我们可以用上述值计算反应的ΔG和ΔH：
ΔG = (ΔGf(Na2CO3) + ΔGf(CO2) + ΔGf(H2O)) - (ΔGf(NaHCO3))
= (-1130.9 + (-393.5) + (-285.8)) - (-1130.9)
= -478.9 kJ/mol
ΔH = (ΔHf(Na2CO3) + ΔHf(CO2) + ΔHf(H2O)) - (ΔHf(NaHCO3))
= (-1130.9 + (-393.5) + (-285.8)) - (-1130.9)
= -478.9 kJ/mol
最后，我们可以使用上述计算结果，以及反应的标准熵值S，解出反应在标准状态下所需的温度Tc：
ΔG = ΔH - TcΔS
-478.9 kJ/mol = -478.9 kJ/mol - Tc(109.9 J/(mol·K))
Tc = 4351 K
因此，反应在标准状态下所需的温度Tc为4351 K。