Дано:
Реакция: Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2
Найти:
Изменение изобарно-изотермического потенциала ΔG при стандартных условиях и ответить на вопрос о возможности самопроизвольного протекания реакции.
Решение с расчетом:
Сначала запишем уравнение для изменения изобарно-изотермического потенциала ΔG:
ΔG = ΔG° + RT ln(Q)
Где:
ΔG - изменение изобарно-изотермического потенциала
ΔG° - изменение изобарно-изотермического потенциала при стандартных условиях (стандартное значение)
R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К))
T - температура (в Кельвинах)
Q - значение равновесной постоянной выражения для данной реакции
Для начала определим стандартные изменения изобарно-изотермического потенциала для каждого компонента реакции:
ΔG°(Fe3O4) = -1117 кДж/моль
ΔG°(CO) = -137 кДж/моль
ΔG°(FeO) = -272 кДж/моль
ΔG°(CO2) = -394 кДж/моль
Теперь посчитаем Q для данной реакции:
Q = [FeO]^3 * [CO2] / [Fe3O4] * [CO]
Подставляем стандартные значения:
Q = (1^3) * (1) / (1) * (1) = 1
Теперь подставим все значения в уравнение ΔG = ΔG° + RT ln(Q):
ΔG = (3*(-272) + (-394) - (-1117) - (-137)) + 8.314 * 298 * ln(1)
ΔG = (-816 - 394 + 1117 + 137) + 8.314 * 298 * 0
ΔG = 44 кДж/моль
Ответ:
Изменение изобарно-изотермического потенциала ΔG при стандартных условиях для реакции Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2 равно 44 кДж/моль. Так как ΔG > 0, то реакция не протекает самопроизвольно при указанных условиях.