Какова термодинамическая возможность окисления меди кислородом при стандартной температуре в соответствии с реакцией

Рассмотрим задачу о возможности окисления меди кислородом при стандартной температуре. Данная задача связана с термодинамикой, которая изучает изменение энергии в химических реакциях.

Перед нами дана реакция окисления меди кислородом: 2Cu + O2 = 2CuO.

Также даны значения стандартных образования \(\Delta fH\) для каждого вещества (меди и оксида меди) при стандартной температуре.

Давайте разберемся, что такое стандартная температура и стандартное образование.

Стандартная температура - это 298 К (или 25 градусов Цельсия) и она используется для определения стандартных значений термодинамических величин, таких как \(\Delta fH\) (стандартное образование).

Стандартное образование \(\Delta fH\) - это изменение энергии, которое происходит при образовании одного моля вещества из элементарных веществ в стандартных условиях (температура 298 К и давление 101.3 кПа).

Теперь рассмотрим значения \(\Delta fH\) для каждого вещества:

\(\Delta fH\) для меди (Cu) равно 0 кДж/моль.
\(\Delta fH\) для оксида меди (CuO) равно -162 кДж/моль.

Значения \(\Delta fH\) используются для определения теплового эффекта реакции по формуле:

\(\Delta rH = \sum\limits_{\text{продукты}} \nu \Delta fH - \sum\limits_{\text{реактивы}} \nu \Delta fH\),

где \(\nu\) - коэффициенты перед формулами веществ в сбалансированном уравнении реакции.

В данном случае уравнение реакции сбалансировано: 2Cu + O2 = 2CuO. Коэффициенты перед формулами веществ равны 2 для меди и оксида меди, и 1 для кислорода.

Теперь подставим значения \(\Delta fH\) и коэффициенты в формулу:

\(\Delta rH = 2 \cdot \Delta fH_{\text{CuO}} - 2 \cdot \Delta fH_{\text{Cu}} - 1 \cdot \Delta fH_{O2}\).

\(\Delta rH = 2 \cdot (-162) - 2 \cdot 0 - 1 \cdot 0\).

\(\Delta rH = -324\) кДж/моль.

Зная значение \(\Delta rH\), мы можем сделать вывод о термодинамической возможности окисления меди кислородом при стандартной температуре.

Отрицательное значение \(\Delta rH\) свидетельствует о тому, что реакция окисления меди кислородом является экзотермической, то есть сопровождается выделением энергии. Поэтому при стандартной температуре данная реакция будет протекать самопроизвольно, то есть медь будет окисляться кислородом.

Ответ:
Термодинамическая возможность окисления меди кислородом при стандартной температуре подтверждается отрицательным значением теплового эффекта реакции (-324 кДж/моль) и, следовательно, данная реакция будет протекать самопроизвольно.