Zacznij za darmoZacznij

Zadanie 3c

6 pktobliczenioweśrednie (szac.)Paper 2, maj 2022, TZ1

Wzorowane na: Chemistry HL Paper 2, May 2022, TZ1, pytanie 3(c). Treść, dane i kontekst są zmienione; sprawdzane umiejętności, format i punktacja jak w oryginale.

Zapisz zadanie

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Informacja do zadań 3a-3c.

Methanol is produced industrially from carbon monoxide and hydrogen. The reaction involves the equilibrium:

CO(g) + 2 H2(g) ⇌ CH3OH(g)

The percentage of methanol in the equilibrium mixture, starting from carbon monoxide and hydrogen in a 1 : 2 mole ratio, under various conditions is shown:

graph of percentage of methanol at equilibrium against pressure in atm, with three curves for 250 °C, 300 °C and 350 °C

Polecenie

The standard free energy change, ΔG⊖, for the production of methanol is −44.0 kJ at 298 K and the standard enthalpy change, ΔH⊖, is −114 kJ.

(i) State, with a reason, whether the production of methanol is spontaneous at 298 K.

(ii) Calculate the value of the equilibrium constant, K, at 298 K. Use sections 1 and 2 of the data booklet.

(iii) Calculate the entropy change for the production of methanol, in J mol−1 K−1, at 298 K. Use section 1 of the data booklet.

(iv) Outline why the equation for the reaction leads you to expect an entropy change of this sign.

Sprawdź rozwiązanieUkryj rozwiązanieKlucz i punktacja

Zanim porównasz z kluczem

Jak poszło Ci z tym zadaniem?

Wybierz ocenę: zapisze wynik i od razu oznaczy zadanie jako zrobione.

ŁatweŚrednieTrudne

Zapis wymaga darmowego konta. Załóż konto

Odpowiedź z klucza

(i) spontaneous AND ΔG < 0 ✔

(ii) ln K «=−ΔG⊖RT=44000 J mol−18.31 J K−1 mol−1×298 K= -\dfrac{\Delta G^\ominus}{RT} = \dfrac{44000\ \mathrm{J\,mol^{-1}}}{8.31\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}} \times 298\ \mathrm{K}}» = 17.77 «≈ 17.8» ✔

K = 5.2 × 107 ✔

(iii) ΔG⊖ = ΔH⊖ − TΔS⊖ «−44 000 J = −114 000 J − 298 K × ΔS» ✔

ΔS⊖ «=−114000 J−(−44000 J)298 K= \dfrac{-114000\ \mathrm{J} - (-44000\ \mathrm{J})}{298\ \mathrm{K}}» = −235 «J mol−1 K−1» ✔

(iv) «the forward reaction involves» a decrease in the number of moles of gas «three moles of gas become one» ✔

Schemat punktowania

(i) [1]. (ii) Award [2] for a correct final answer; accept values from 4.8 × 10^7 to 5.4 × 10^7 «reflecting rounding of ln K». (iii) Award [2] for a correct final answer. Award [1 max] for +235. Ignore a missing kJ to J conversion when it is missing in both (ii) and (iii). (iv) [1].

Umiejętności w zadaniu