Question

Рассчитать ΔG и сделать вывод про возможность самопроизвольного течения этой реакции при н.у. Найти ΔS реакции. При какой температуре возможность самопроизвольное течение реакции?

Answer 1

Fe3O4 + CO =3 FeO + CO2
ΔG° реакции = ΔG°обр. (CO2) + 3ΔG°обр. (FeO) – [ΔG°обр. (Fe3O4) + ΔG°обр. (CO)]
ΔG° реакции = –244,3 – 394,38 – [(–1014,2) ∙3 + (–137,14)] = +24,06 кДж/моль

Поскольку ΔG° реакции > 0, то самопроизвольное протекание реакции при ст.у. (298К, 1 атм.) невозможно.

ΔS°реакции = S°(CO2) + 3S°(FeO) – S°(CO) – S°(Fe3O4) = 213,68 + 3 ∙ 60,75 – 197,54 – 146,2 = +52,19 Дж/моль∙К

Отсюда можно посчитать ΔН°реакции и Т равн.:

ΔG° = ΔН° –ТΔS°/1000 (1000 - перевод Дж в кДж)
ΔН° = ΔG° + ТΔS°/1000 = 24,06 + 298 ∙ 52,19/1000 = + 39,61 кДж/моль

Реакция, для которой ΔН° > 0, ΔS > 0, возможна при Т > Т равн.
Т равн. - темп., при которой ΔG° =0, тогда
ΔН°= Травн. ∙ ΔS°/1000
Травн. = ΔН° ∙ 1000 / ΔS° = 39,61∙ 1000 / 52,19 = 759 К
⇒ самовольное течение реакции возможно при Т > 759 К.