Восстановление оксида железа до свободного металла Fe2O3,к + 3H2,г = 2Feк + 3H2Oг при 298 К и парциальных давлениях газов: pH2 = 1,5 атм и pH2O = 0,9 атм ...

• возможно, т.к. Δr G0 < 0
• возможно, т.к. Δr G0 > 0
• невозможно, т.к. Δr G0 > 0

Другие предметы Колледж Термодинамика химических процессов восстановление оксида железа Fe2O3 свободный металл химия колледж парциальные давления газов Δr G0 термодинамика реакции условия реакции образование воды химические реакции Новый

Для того чтобы определить возможность реакции восстановления оксида железа (Fe2O3) до свободного металла (Fe) с помощью водорода (H2), нам нужно рассмотреть стандартные изменения свободной энергии Гиббса (Δr G0) для данной реакции. Давайте разберем шаги, которые помогут нам понять, как это сделать.

Шаг 1: Определение реакции и её условий

Реакция выглядит следующим образом:

Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Даны парциальные давления газов: pH2 = 1,5 атм и pH2O = 0,9 атм. Мы будем использовать эти значения для определения возможности реакции.

Шаг 2: Рассмотрение стандартного изменения свободной энергии (Δr G0)

Стандартное изменение свободной энергии Δr G0 для реакции можно рассчитать с использованием уравнения:

Δr G0 = Δr G0(продукты) - Δr G0(реактанты)

Если Δr G0 < 0, реакция будет спонтанной; если Δr G0 > 0, реакция не будет происходить самопроизвольно.

Шаг 3: Учет условий реакции

Однако, в данном случае нас интересует не только стандартное значение Δr G0, но и то, как давление газов влияет на свободную энергию реакции. Для этого мы можем использовать следующее уравнение:

Δr G = Δr G0 + RT ln(Q)

где Q – это реакционная координата, которая определяется как:

Q = (pFe^2 * pH2O^3) / (pH2^3 * pFe2O3)

При стандартных условиях (298 К) и равновесии, если Q < K, то Δr G < 0, и реакция будет происходить.

Шаг 4: Оценка значений

Мы можем оценить, что при данных парциальных давлениях:

• pH2 = 1.5 атм
• pH2O = 0.9 атм
• pFe2O3 (можно считать, что его парциальное давление при стандартных условиях не влияет существенно на Q, так как оно твёрдое и его активность принимается равной 1).

Шаг 5: Вывод

Теперь, если мы подставим значения в уравнение, мы сможем оценить, будет ли Δr G < 0 или Δr G > 0. Если Δr G < 0, то реакция возможна. Если Δr G > 0, то реакция невозможна.

В данном случае, если Δr G0 > 0, то реакция не будет спонтанной, и, следовательно, восстановление оксида железа до свободного металла Fe2O3 невозможно при данных условиях.

Ответ: невозможно, т.к. Δr G0 > 0