Определить направление самопроизвольного протекания химической реакции в стандартных условиях. (Энтальпии образования (Hof) и энтропии (So) веществ известны):
CO(г) + FeO(кр) = CO2(г) + Fe(кр)
fHo кДж/моль -110.53 -264.85 -393.51 0
So Дж/моль•К 197.55 60.75 213.66 27.15

Добрый день, давайте разберем ваш вопрос по направлению самопроизвольного протекания химической реакции в стандартных условиях.

Первым шагом в определении направления самопроизвольности реакции является вычисление энтальпии реакции (ΔH). Энтальпия реакции определяет, является ли реакция эндотермической (поглощает тепло) или экзотермической (выделяет тепло). ΔH рассчитывается путем вычитания суммы энтальпий образования веществ, участвующих в реакции находящихся в начальном состоянии, от суммы энтальпий образования веществ, находящихся в конечном состоянии.

ΔH = Σ(энтальпии образования продуктов) - Σ(энтальпии образования реагентов)

Обратите внимание, что энтальпии образования указаны в кДж/моль. В данном случае, у нас есть следующие значения энтальпий образования:

CO(г) = -110.53 кДж/моль
FeO(кр) = -264.85 кДж/моль
CO2(г) = -393.51 кДж/моль
Fe(кр) = 0 кДж/моль

Подставим эти значения в формулу для рассчета ΔH:

ΔH = [-393.51 + 0] - [-110.53 + (-264.85)]
ΔH = -393.51 + 110.53 + 264.85
ΔH = -18.13 кДж/моль

Получили отрицательное значение для ΔH, что означает, что эта реакция является экзотермической и выделяет тепло.

Вторым шагом является вычисление энтропии реакции (ΔS). Энтропия реакции определяет, является ли реакция упорядоченной (с низкой энтропией) или беспорядочной (с высокой энтропией). ΔS рассчитывается путем вычитания суммы энтропий реагентов от суммы энтропий продуктов.

ΔS = Σ(энтропии продуктов) - Σ(энтропии реагентов)

Обратите внимание, что энтропии указаны в Дж/моль•К. В данном случае, у нас есть следующие значения энтропий:

CO(г) = 197.55 Дж/моль•К
FeO(кр) = 60.75 Дж/моль•К
CO2(г) = 213.66 Дж/моль•К
Fe(кр) = 27.15 Дж/моль•К

Подставим эти значения в формулу для рассчета ΔS:

ΔS = [213.66 + 27.15] - [197.55 + 60.75]
ΔS = 213.66 + 27.15 - 197.55 - 60.75
ΔS = -17.49 Дж/моль•К

Получили отрицательное значение для ΔS, что означает, что эта реакция является упорядоченной.

Теперь, чтобы определить направление самопроизвольности реакции в стандартных условиях, необходимо воспользоваться уравнением Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

Здесь ΔG представляет собой свободную энергию реакции, ΔH - энтальпию реакции, T - температуру в Кельвинах и ΔS - энтропию реакции.

Поскольку нас интересует определение направления реакции при стандартных условиях (обычно 298 К), подставим соответствующие значения в уравнение:

ΔG = -18.13 кДж/моль - (298 К)(-17.49 Дж/моль•К)
ΔG = -18.13 кДж/моль + 5209.02 Дж/моль
ΔG = 5190.89 Дж/моль

Получили положительное значение для ΔG, что означает, что реакция протекает нонспонтанно в стандартных условиях.

Итак, направление самопроизвольного протекания химической реакции CO(г) + FeO(кр) ↔ CO2(г) + Fe(кр) в стандартных условиях является обратным, то есть от продуктов к реагентам.