Question

Знает кто-нибудь ? В каком направлении в стандартных условиях может протекать реакция:
Fe2O3(к) + 3CO(г) D 2Fe(к) + 3CO2(г)?
ответ дайте на основании расчетов изменения энергии Гиббса реакции DG0298 по значениям стандартных теплот образования DfH0298 и стандартных энтропий S0298 веществ, участвующих в реакции.​

Answer 1

Для определения направления протекания реакции на основе значений стандартных энергий Гиббса (ΔG°) и других термодинамических данных, необходимо использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:

ΔG° = ΔH° - TΔS°

где ΔG° - изменение энергии Гиббса, ΔH° - изменение энтальпии, ΔS° - изменение энтропии, а T - температура в Кельвинах.

Нам дано уравнение реакции:

Fe2O3(к) + 3CO(г) ⇌ 2Fe(к) + 3CO2(г)

Необходимо вычислить значения ΔG° на основе значений стандартных теплот образования (ΔH°) и стандартных энтропий (ΔS°) веществ, участвующих в реакции.

Далее, используя полученное значение ΔG° и зная температуру, мы сможем определить его знак, что позволит нам сделать вывод о направлении протекания реакции.

1. Найдем стандартные энтропии (ΔS°) для каждого вещества:
ΔS°(Fe2O3) = ? (исходя из предоставленных данных)
ΔS°(CO) = ? (исходя из предоставленных данных)
ΔS°(Fe) = ? (исходя из предоставленных данных)
ΔS°(CO2) = ? (исходя из предоставленных данных)

2. Найдем стандартные теплоты образования (ΔH°) для каждого вещества:
ΔH°(Fe2O3) = ? (исходя из предоставленных данных)
ΔH°(CO) = ? (исходя из предоставленных данных)
ΔH°(Fe) = ? (исходя из предоставленных данных)
ΔH°(CO2) = ? (исходя из предоставленных данных)

3. Рассчитаем ΔG° по формуле:
ΔG° = ΣnΔG°(продукты) - ΣmΔG°(реагенты)
где n и m - коэффициенты стехиометрического уравнения для продуктов и реагентов соответственно.

4. Зная полученное значение ΔG°, подставим его в уравнение Гиббса-Гельмгольца и вычислим температурную зависимость ΔG:

ΔG = ΔH - TΔS

где ΔH = ΔH° + RT и ΔS = ΔS° + R ln(Q)

где R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/К·моль), Q - отношение активностей реакционных компонентов.

5. Зная температуру (T), мы можем определить знак значения ΔG и таким образом сделать вывод о направлении протекания реакции:

Если ΔG < 0, то реакция протекает в прямом направлении (слева направо, как записана в уравнении реакции).
Если ΔG > 0, то реакция протекает в обратном направлении (справа налево, обратное уравнению реакции).
Если ΔG = 0, то реакция находится в равновесии.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос о направлении протекания данной реакции, необходимо выполнить описанные выше шаги и получить значения ΔG° и ΔG. На основе знака ΔG мы сможем сделать вывод о направлении реакции.