Влияние значения стандартной энергии Гиббса на протекание химической реакции

 

 

Задача 312. 
Вычислить значения энергии Гиббса следующих реакций восстановления оксида железа (II):

энергия гиббса

Протекание, какой из этих реакций наиболее вероятно?
Решение:
По табличным данным стандартные значения энергия гиббса  веществ, участвующих в реакции равны:

энергия гиббса

Стандартные значения энергия гиббса  простых веществ равны нулю. Отсюда, для стандартной энергии Гиббса реакций, находим:

энергия гиббса

Так как энергия гиббса1  и энергия гиббса2 > 0, а энергия гиббса3  < 0, то наиболее вероятно протекание реакции (в).

Ответ: а) 41,7кДж; б) 107,2кДж; в) -13,0кДж.


Задача 313. 
Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены алюминием при 298 К: СаО, FеО, СuО, РbО, Fe2O3, Сг2O3?
Решение:
По табличным данным стандартные значения энергия гиббса  веществ, участвующих в реакции равны:

энергия гиббса

Стандартные значения энергия гиббса  простых веществ равны нулю. Отсюда, для стандартной энергии Гиббса реакций, находим:

энергия гиббса

Таким образом, во всех реакциях, кроме реакции (а), значение энергия гиббса  < 0, т. е. возможно восстановление алюминием всех оксидов, кроме СаО.

Ответ: Все кроме СаО.


Задача 314. 
Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены водородом до свободного металла при 298 К: СаО, ZnО, SnО2, NiО, А12O3?
Решение:
По табличным данным стандартные значения энергия гиббса  веществ, участвующих в реакции равны

энергия гиббса

Стандартные значения энергия гиббса  простых веществ равны нулю. Отсюда, для стандартной энергии Гиббса реакций, находим:

энергия гиббса

Таким образом, во всех реакциях. Кроме реакций (в) и (г), значения энергия гиббса  больше нуля, т е. возможно восстановление водородом только оксидов SnО2 и NiО.

Ответ: SnО2 и NiО.


Задача 315.
Указать, какие из реакций образования оксидов азота, и при каких температурах (высоких или низких) могут в стандартных условиях протекать самопроизвольно:

энергия гиббса

Решение: 
а) Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности (энтропия < 0 ). Таким образом, в уравнении энергия гиббса = дельтаН - Tэнтропиявеличина  энергия гиббса будет всегда положительна, так как дельтаН > 0 и при любых температурах член (- Tэнтропия) всегда положителен, поэтому  реакция не протекает при любых значениях температуры.

б) В реакции из двух молей простых  газообразных веществ образуется два моля сложного вещества, что приводит систему к более низкому состоянию упорядоченности,  энтропия > 0. Таким образом, в уравнении  энергия гиббса = дельтаН - Tэнтропия  член
(дельтаН ) положителен, а член (- Tэнтропия  )  при всех значениях Т будет иметь положительное значение, поэтому член (энергия гиббса) будет иметь отрицательное значение при достаточно высоких значениях температуры. Реакция может протекать при достаточно высоких температурах.

в) Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в болееэнергия гиббса высокое состояние упорядоченности энтропия < 0 ).Таким образом, в уравнении
(энергия гиббса = дельтаН - Tэнтропия)  член (- Tэнтропия ) при любых значениях Т будет положителен. Поэтому энергия гиббса  будет иметь отрицательное значение при дельтаН  < 0 только при достаточно низких значениях Т, т.е. данная реакция при стандартных условиях не протекает.

г)  Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности энтропия < 0 ). Таким образом, в уравнении
(энергия гиббса = дельтаН - Tэнтропия )  член(- Tэнтропия) при любых значениях Т будет положителен, поэтому при дельтаН < 0 член энергия гиббса  будет иметь отрицательное значение при достаточно низких температурах, т.е. данная реакция при стандартных условиях не протекает.

д) Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности энтропия < 0 ).Таким образом, в уравнении 
(энергия гиббса = дельтаН - Tэнтропия) член (- Tэнтропия) при любых значениях Т всегда будет положителен, поэтому и член энергия гиббса , при  дельтаН  и
(- Tэнтропия) положительных, будет всегда иметь положительное значение. Реакция невозможна при любых температурах.

Так как достижение низких температур нереально, то из рассмотренных реакций в обычных условиях возможна только реакция (б) да и то только при достаточно высоких температурах.

Ответ: б).