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Question

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Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : $-33.0$ kJ/mol, spontaneous / $-33.0$ किलोजूल/मोल, स्वतःप्रवर्तित

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Detailed Solution

सही उत्तर $-33.0$ kJ/mol, spontaneous / $-33.0$ किलोजूल/मोल, स्वतःप्रवर्तित है।

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Question:

For the reaction $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$, $\Delta H = -92.2$ kJ/mol and $\Delta S = -198.7$ J/K/mol at $298$ K. The Gibbs free energy change and spontaneity are / अभिक्रिया $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$ के लिए $298$ K पर $\Delta H = -92.2$ kJ/mol और $\Delta S = -198.7$ J/K/mol है। गिब्ज़ मुक्त ऊर्जा परिवर्तन और स्वतःप्रवर्तिता है

1.
$+33.0$ kJ/mol, non-spontaneous / $+33.0$ किलोजूल/मोल, अस्वतःप्रवर्तित
2.
$-92.2$ kJ/mol, spontaneous / $-92.2$ किलोजूल/मोल, स्वतःप्रवर्तित
3.
$-151.4$ kJ/mol, spontaneous / $-151.4$ किलोजूल/मोल, स्वतःप्रवर्तित
4.
$-33.0$ kJ/mol, spontaneous / $-33.0$ किलोजूल/मोल, स्वतःप्रवर्तित

Correct Answer: $-33.0$ kJ/mol, spontaneous / $-33.0$ किलोजूल/मोल, स्वतःप्रवर्तित

$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -92.2 - 298(-0.1987) = -92.2 + 59.2 = -33.0$ kJ/mol, and the negative sign means the reaction is spontaneous at $298$ K. Converting $\Delta S$ to kJ/K before multiplying by $T$ is essential; using joules directly gives the wrong $-151.4$ kJ/mol. / $\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -92.2 - 298(-0.1987) = -92.2 + 59.2 = -33.0$ kJ/mol, और ऋणात्मक चिह्न का अर्थ है अभिक्रिया $298$ K पर स्वतःप्रवर्तित है। $T$ से गुणा करने से पहले $\Delta S$ को kJ/K में बदलना आवश्यक है; जूल में सीधे उपयोग से गलत $-151.4$ kJ/mol मिलता है।

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