В каких условиях возможна реакция восстановления водородом для оксидов rb2о, сuо, мnо или рbо? Подтвердите ответ

Для того чтобы определить, в каких условиях возможна реакция восстановления водородом для оксидов Rb2O, CuO, MnO или PbO, мы должны рассмотреть стандартный реакционный потенциал (\(E^\circ\) или \(E^\circ_{cell}\)) для каждой реакции.

Если реакционный потенциал положительный (\(E^\circ > 0\)), то реакция протекает спонтанно и реакцию восстановления водородом можно считать возможной. Если реакционный потенциал отрицательный (\(E^\circ < 0\)), то реакция не будет протекать самопроизвольно и восстановление данных оксидов водородом будет невозможно.

Теперь рассмотрим стандартные реакционные потенциалы для каждого из оксидов:

1. \(Rb2O\) - Окись рубидия:
\[2Rb^+ + O^{2-} \rightleftharpoons Rb2O \quad E^\circ = 4.1 \, \text{В}\]

2. \(CuO\) - Окись меди:
\[Cu^{2+} + O^{2-} \rightleftharpoons CuO \quad E^\circ = 0.34 \, \text{В}\]

3. \(MnO\) - Окись марганца:
\[Mn^{2+} + O^{2-} \rightleftharpoons MnO \quad E^\circ = 1.51 \, \text{В}\]

4. \(PbO\) - Окись свинца:
\[Pb^{2+} + O^{2-} \rightleftharpoons PbO \quad E^\circ = 1.23 \, \text{В}\]

Теперь рассчитаем стандартную изменение свободной энергии реакции для восстановления каждого оксида водородом (\(\Delta G^\circ(298)\)):

1. \(Rb2O\):
\[\Delta G^\circ(298) = -nFE^\circ = -2 \times 96485 \, \text{Кл/моль} \times 4.1 \, \text{В} = -796778.6 \, \text{Дж/моль}\]

2. \(CuO\):
\[\Delta G^\circ(298) = -nFE^\circ = -2 \times 96485 \, \text{Кл/моль} \times 0.34 \, \text{В} = -65416.4 \, \text{Дж/моль}\]

3. \(MnO\):
\[\Delta G^\circ(298) = -nFE^\circ = -2 \times 96485 \, \text{Кл/моль} \times 1.51 \, \text{В} = -291899.8 \, \text{Дж/моль}\]

4. \(PbO\):
\[\Delta G^\circ(298) = -nFE^\circ = -2 \times 96485 \, \text{Кл/моль} \times 1.23 \, \text{В} = -237239.8 \, \text{Дж/моль}\]

Таким образом, реакция восстановления водородом возможна для оксида рубидия (\(Rb2O\)), так как \(\Delta G^\circ(298)\) для него отрицательная. Для оксида меди (\(CuO\)), марганца (\(MnO\)) и свинца (\(PbO\)) реакция восстановления водородом не является самопроизвольной и не будет происходить без внешнего воздействия.

Обратите внимание, что значение \(n\) в формуле \(\Delta G^\circ(298) = -nFE^\circ\) соответствует количеству электронов, участвующих в реакции восстановления. В данном случае \(n = 2\) для всех реакций, так как восстановление оксидов происходит с участием двух электронов.