В каком интервале температур может проходить прямая реакция С (графит) + 2H2O (г) D 2СO2 (г) + Н2 (г), если ΔН0 = –300

Для решения этой задачи мы воспользуемся уравнением Гиббса-Гельмгольца, которое определяет зависимость изменения свободной энергии от температуры:

\[\Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S\]

Где:
\(\Delta G\) - изменение свободной энергии
\(\Delta H\) - изменение энтальпии
\(\Delta S\) - изменение энтропии
\(T\) - температура

Мы знаем, что \(\Delta H = -300 \, \text{кДж}\) и \(\Delta S = 175 \, \text{Дж/моль$\cdot$К}\).

Чтобы определить интервал температур, при которых протекает прямая реакция, мы можем исследовать знак изменения свободной энергии (\(\Delta G\)).

Если \(\Delta G < 0\), то реакция протекает "самопроизвольно" (т.е. в любых условиях). Если \(\Delta G = 0\), то реакция находится в равновесии и может протекать в каждом направлении при разных условиях. Если \(\Delta G > 0\), то при данных условиях реакция не протекает.

Сначала подставим известные значения \(\Delta H\) и \(\Delta S\) в уравнение Гиббса-Гельмгольца:

\[\Delta G = (-300 \, \text{кДж}) - (T \cdot (175 \, \text{Дж/моль$\cdot$К}))\]

(\(\Delta H\) и \(\Delta S\) имеют разные размерности, поэтому для соответствия размерностей значение \(\Delta S\) переведено в Дж/моль$\cdot$К)

Далее мы можем проанализировать неравенство \(\Delta G < 0\) и найти интервал температур, при которых протекает прямая реакция.

\((-300 \, \text{кДж}) - (T \cdot (175 \, \text{Дж/моль$\cdot$К})) < 0\)

Мы решим это неравенство относительно температуры \(T\):

\((-300 \, \text{кДж}) < T \cdot (175 \, \text{Дж/моль$\cdot$К})\)

\(T > \frac{{-300 \, \text{кДж}}}{{175 \, \text{Дж/моль$\cdot$К}}}\)

\(-300000 \, \text{Дж} < 175 \, \text{Дж/моль$\cdot$К} \cdot T\)

\(-300000 \, \text{Дж/Дж/моль$\cdot$К} < T\)

\(-1714,29 \, \text{К} < T\)

Таким образом, протекание прямой реакции возможно при температурах выше -1714,29 К.

Ответ: протекание прямой реакции возможно в интервале температур \(T > -1714,29 \, \text{К}\).