Trả lời Câu 2 Bài 4. Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs – Chuyên đề học tập Hóa 10 Cánh diều. Hướng dẫn: Tính entropy theo CT.
Câu hỏi/Đề bài:
Hãy đánh giá khả năng tự xảy ra của phản ứng sau ở nhiệt độ chuẩn:
2Al(s) + 3H2O(l) → Al2O3(s) + 3H2(g)
Biết rằng: \({\Delta _r}H_{298}^o\) = -818,3 kJ, \({\Delta _r}H_{298}^o\) được tính theo số liệu cho trong Phụ lục 1. Từ kết quả này hãy đưa ra một số lí do giải thích cho việc vì sao các đồ vật bằng nhôm được sử dụng rất phổ biến.
Hướng dẫn:
Tính entropy theo CT
\({\Delta _r}S_{298}^o = \sum {S_{298}^o(sp) – } \sum {S_{298}^o(cd)} \)
Tính Năng lượng tự do Gibbs theo CT:
\({\Delta _r}G_T^o = {\Delta _r}H_T^o – T.{\Delta _r}S_T^o\)
\({\Delta _r}{G_T} > 0\) -> phản ứng không tự xảy ra
\({\Delta _r}{G_T} phản ứng tự xảy ra
Lời giải:
\({\Delta _r}S_{298}^o = S_{298}^o(A{l_2}{O_3}(s)) + 3.S_{298}^o({H_2}(g)) – 2.S_{298}^o(Al(s)) – 3.S_{298}^o({H_2}O(l))\)
\({\Delta _r}S_{298}^o\) = 50,9 + 3.130,7 – 2.28,3 – 3.70,0 = 176,4 JK-1
Ở điều kiện chuẩn T = 298K
Ta có: \({\Delta _r}G_{298}^o = {\Delta _r}H_{298}^o – 298.{\Delta _r}S_{298}^o\) = -818,3.103 – 298.176,4 = -870867,2 J < 0
\({\Delta _r}G_{273}^o\) rất âm ở điều kiện chuẩn vì thế phản ứng này tự xảy ra.
Các đồ vật bằng nhôm được sử dụng rất phổ biến vì Al phản ứng dễ dàng với H2O ở điều kiện chuẩn để tạo thành lớp màng nhôm oxide Al2O3 bền vững. Lớp màng này bảo vệ cho nhôm kim loại chống lại các tác động ăn mòn của môi trường.