Cho phản ứng 2NO(g)+O2(g)→2NO2 a) phản ứng trên có tự xảy ra ở điều kiện chuẩn 25°C và 0°C không b) ở nhệt độ thấp hơn hay cao hơn thì phản ứng xảy ra thuận lợi hơn

a) Để xác định phản ứng có tự xảy ra hay không, ta cần tính ΔG chuẩn của phản ứng. Sử dụng bảng giá trị ΔG chuẩn của các chất để tính: ΔG°rxn = ΣnΔG°f(products) - ΣmΔG°f(reactants) ΔG°rxn = 2ΔG°f(NO2) - (2ΔG°f(NO) + ΔG°f(O2)) Ở điều kiện chuẩn 25°C (298 K), ta có: ΔG°f(NO) = 86.7 kJ/mol ΔG°f(O2) = 0 kJ/mol ΔG°f(NO2) = 51.3 kJ/mol Thay các giá trị vào công thức, ta có: ΔG°rxn = 2(51.3 kJ/mol) - [2(86.7 kJ/mol) + 0 kJ/mol] = -114.8 kJ/mol Vì ΔG°rxn < 0, nên phản ứng là tự xảy ra ở điều kiện chuẩn 25°C. Ở 0°C (273 K), ta có: ΔG°f(NO) = 90.4 kJ/mol ΔG°f(O2) = 0 kJ/mol ΔG°f(NO2) = 54.3 kJ/mol Thay các giá trị vào công thức, ta có: ΔG°rxn = 2(54.3 kJ/mol) - [2(90.4 kJ/mol) + 0 kJ/mol] = -123.8 kJ/mol Vì ΔG°rxn < 0, nên phản ứng là tự xảy ra ở điều kiện 0°C. b) Để xác định phản ứng xảy ra thuận lợi hơn ở nhiệt độ thấp hơn hay cao hơn, ta cần tính hằng số cân bằng K của phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau. Sử dụng phương trình Nernst để tính: ΔG = -RTlnK K = e^(-ΔG/RT) Ở nhiệt độ thấp hơn, ví dụ 0°C (273 K), ta có: ΔG°rxn = -123.8 kJ/mol R = 8.314 J/(mol*K) T = 273 K Thay các giá trị vào công thức, ta có: K = e^(-(-123.8*1000)/(8.314*273)) = 1.7 x 10^18 Ở nhiệt độ cao hơn, ví dụ 50°C (323 K), ta có: ΔG°rxn = -110.5 kJ/mol R = 8.314 J/(mol*K) T = 323 K Thay các giá trị vào công thức, ta có: K = e^(-(-110.5*1000)/(8.314*323)) = 1.2 x 10^12 Vậy, phản ứng xảy ra thuận lợi hơn ở nhiệt độ thấp hơn.