Каково направление протекания химической реакции CO(г) + FeO(кр) = CO2(г) + Fe(кр) в стандартных условиях, учитывая

Для определения направления протекания химической реакции CO(г) + FeO(кр) = CO2(г) + Fe(кр) в стандартных условиях, мы должны проанализировать изменение свободной энергии реакции \(\Delta G\).

Известное соотношение между изменением свободной энергии \(\Delta G\), энтальпией \(\Delta H\) и энтропией \(\Delta S\) реакции можно записать следующим образом:

\(\Delta G = \Delta H - T\Delta S\), где \(T\) - температура в Кельвинах.

\(T\) в стандартных условиях равна 298,15 К.

Используем известные значения энтальпий образования и энтропий для расчета изменения свободной энергии реакции \(\Delta G\):

\(\Delta G = \Delta H_{\text{продукты}} - \Delta H_{\text{реагенты}} - T(\Delta S_{\text{продукты}} - \Delta S_{\text{реагенты}})\)

\(\Delta G = ( \Delta H_{CO_2} + \Delta H_{Fe} ) - (\Delta H_{CO} + \Delta H_{FeO}) - T((\Delta S_{CO_2} + \Delta S_{Fe}) - (\Delta S_{CO} + \Delta S_{FeO}))\)

Вставим значения:

\(\Delta G = (-393.51 кДж/моль + 0 кДж/моль) - (-110.53 кДж/моль + (-264.85 кДж/моль)) - 298.15 К ( (213.66 Дж/моль \cdot К + 27.15 Дж/моль \cdot К) - (197.55 Дж/моль \cdot К + 60.75 Дж/моль \cdot К) )\)

Выполним вычисления:

\(\Delta G = -393.51 кДж/моль + 264.85 кДж/моль + 110.53 кДж/моль + 298.15 К \cdot (213.66 Дж/моль \cdot К + 27.15 Дж/моль \cdot К - 197.55 Дж/моль \cdot К - 60.75 Дж/моль \cdot К)\)

\(\Delta G = -128.66 кДж/моль + 111.16 кДж/моль + 298.15 К \cdot (240.81 Дж/моль \cdot К - 258.3 Дж/моль \cdot К)\)

Вычисляем:

\(\Delta G = -17.50 кДж/моль + 298.15 К \cdot (-17.49 Дж/моль \cdot К)\)

Итак, значение изменения свободной энергии реакции \(\Delta G\) равно:

\(\Delta G = -17.50 кДж/моль + 298.15 К \cdot (-17.49 Дж/моль \cdot К)\)

Поскольку \(\Delta G\) отрицательно, это означает, что реакция протекает спонтанно в направлении, указанном в уравнении реакции:

CO(г) + FeO(кр) = CO2(г) + Fe(кр)