ответ:Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Т = 900°К
∆H°(CO2) = – 393,5 кДж/моль
∆H°(CO) = – 110,5 кДж/моль
ΔН°(Fe) = 0 кДж/моль
∆H°(Fe2O3) = – 822,2 кДж/моль
S°(СО2) = 213,7 Дж/(моль*K)
S°(СО) = 197,5 Дж/(моль*K)
S°(Fe2O3) = 87,4 Дж/(моль*K)
S°(Fe) = 0 Дж/(моль*K)
Изменение энтальпии реакции при 298 градусах Кельвина (тепловой эффект реакции)
∆H(298ºК) = [3∆H°(CO2) + 2ΔН°(Fe)] – [∆H°(Fe2O3) + 3∆H°(СО)] = [3*(−393,5) + 2*0] – [– 822,2 + 3(–110,5)] = – 26,8 кДж = – 26800 Дж
Изменение энтропии реакции при 298 градусах Кельвина
∆S(298ºК) = [3S°(CO2) + 2S°(Fe)] – [S°(Fe2O3) + 3S°(СО)] = [3*213,7 + 2*0] – [87,4 + 3*197,5] = – 38,8 Дж/K
Изменение энергии Гиббса при Т = 900ºК
ΔG = ΔH – ΔS*T = – 26800 – (– 38,8)*900 = 8120 Дж > 0 – реакция в прямом направлении при Т = 900ºК протекать не будет.
Объяснение:
Запишем уравнение реакции образования ортофосфорной кислоты: P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4. При образовании кислоты также расходуется вода. Молярная масса воды М (Н2О) = 18г/моль, М (H3PO4) = 98г/моль. Таким образом при реакции 1г воды образуется 3,63г кислоты (см. уравнение) . Теперь можно записать уравнение для получения новой концентрации: w1 = (mв+х) / [(mв+х) + (mр-у)] , где w1 - новая концентрация (0,5), х - масса кислоты, которую нужно прибавить к существующему раствору, у - количество воды, которое расходуется при этом. Но кислоты образуется в 3,63 раза больше (по массе) , чем расходуется воды т. е. х = 3,63у. Поэтому можно записать: w1 = (mв+3,63у) / [(mв+3,63у) + (mр-у)] , отсюда находим у = [w1*(mв + mр) - mв] /(3.63 - 2.63*w1), у = 48,596г (воды расходуется) , соответственно 337,5-48,596=288,9г воды осталось в растворе. Масса кислоты, образовавшаяся при этом 3,63 * 48,596 = 176,4г.
Проверка: mв = 176,4 + 112,5 = 288,9г, mр = 288,9г, новая концентрация: w1 = 288,9/(288,9+288,9) = 0,5.
Определим необходимое количество оксида фосфора для образования кислоты. Мы уже знаем, что требуется 48,596г воды для реакции. Отсюда не трудно определить массу оксида (см. уравнение) . Молярная масса его М (P2O5) = 2*30,9 + 5*16 = 141,8г/моль. Таким образом при реакции 1 моль (141,8г) оксида расходуется 3 моль (54г) воды а при реакции х г оксида расходуется 48,596г воды. х = 127,6г оксида прореагирует. Требуется 127,6г оксида фосфора.
Реакция окисления фосфора: 4Р + 5О2 = 2Р2О5. Молярная масса фосфора М (Р) = 30,9г/моль. Таким образом для того, чтобы образовалось 2 моль (283,6г) оксида требуется 4 моль (123,6г) фосфора, а для образования 127,6г оксида - х. Находим х = 55,6г фосфора нужно сжечь.