Question

Для каких оксидов: rb2о, сuо, мnо или рbо принципиально осуществима реакция восстановления водородом в стандартных условиях. ответ подтвердите расчётом δg°(298) процесса.

Answer 1

Водородом восстанавливаются железо и остальные металлы правее него в ряду напряжений. Таким образом,
CuO + H2 = Cu + H2O
PbO + H2 = Pb + H2O

Answer 2

Для решения данной задачи необходимо знать следующие факты:
1. Реакция восстановления оксида водородом осуществима, если ее стандартная свободная энергия Gibbs (ΔG°) меньше нуля.
2. Значение стандартной свободной энергии можно рассчитать по формуле: ΔG° = ΔH° - TΔS°, где ΔH° - изменение стандартной энтальпии, ΔS° - изменение стандартной энтропии, T - температура в Кельвинах.
3. Значение стандартной свободной энергии можно выразить через термодинамические потенциалы (потенциалы Гиббса) оксида и элементарного состояния, используя уравнение ΔG° = ΔG°(оксид) - ΔG°(элементы), где ΔG°(оксид) - потенциал Гиббса оксида, ΔG°(элементы) - потенциал Гиббса элементов.

Рассмотрим каждый из данных оксидов и решим задачу шаг за шагом:

1. Rb2O:
- По таблице стандартных потенциалов Гиббса оксидов, величина ΔG°(Rb2O) = -414,1 кДж/моль.
- Потенциалы Гиббса элементов: ΔG°(Rb) = 0 кДж/моль, ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG°(элементы) = 2ΔG°(Rb) + ΔG°(H2) = 0 кДж/моль, так как ΔG°(Rb) = 0 кДж/моль и ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG° = ΔG°(Rb2O) - ΔG°(элементы) = -414,1 кДж/моль - 0 кДж/моль = -414,1 кДж/моль.
- Так как ΔG° меньше нуля, реакция восстановления rb2о водородом возможна в стандартных условиях.

2. CuO:
- По таблице стандартных потенциалов Гиббса оксидов, величина ΔG°(CuO) = -157,2 кДж/моль.
- Потенциалы Гиббса элементов: ΔG°(Cu) = 0 кДж/моль, ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG°(элементы) = ΔG°(Cu) + ΔG°(H2) = 0 кДж/моль, так как ΔG°(Cu) = 0 кДж/моль и ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG° = ΔG°(CuO) - ΔG°(элементы) = -157,2 кДж/моль - 0 кДж/моль = -157,2 кДж/моль.
- Так как ΔG° меньше нуля, реакция восстановления CuO водородом возможна в стандартных условиях.

3. MnO:
- По таблице стандартных потенциалов Гиббса оксидов, величина ΔG°(MnO) = -278,5 кДж/моль.
- Потенциалы Гиббса элементов: ΔG°(Mn) = 0 кДж/моль, ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG°(элементы) = ΔG°(Mn) + ΔG°(H2) = 0 кДж/моль, так как ΔG°(Mn) = 0 кДж/моль и ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG° = ΔG°(MnO) - ΔG°(элементы) = -278,5 кДж/моль - 0 кДж/моль = -278,5 кДж/моль.
- Так как ΔG° меньше нуля, реакция восстановления MnO водородом возможна в стандартных условиях.

4. PbO:
- По таблице стандартных потенциалов Гиббса оксидов, величина ΔG°(PbO) = -217,6 кДж/моль.
- Потенциалы Гиббса элементов: ΔG°(Pb) = 0 кДж/моль, ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG°(элементы) = ΔG°(Pb) + ΔG°(H2) = 0 кДж/моль, так как ΔG°(Pb) = 0 кДж/моль и ΔG°(H2) = 0 кДж/моль.
- ΔG° = ΔG°(PbO) - ΔG°(элементы) = -217,6 кДж/моль - 0 кДж/моль = -217,6 кДж/моль.
- Так как ΔG° меньше нуля, реакция восстановления PbO водородом возможна в стандартных условиях.

Таким образом, для всех перечисленных оксидов (Rb2O, CuO, MnO, PbO) реакция восстановления водородом осуществима в стандартных условиях.