Вариант 19. Вычислите энергию активации и константу скорости реакции CO + H2O = CO2 + H2 при 303 К, если константы скорости этой реакции при 288 и 313 К соответственно равны 3,1·10–4 и 8,15·10–3 л/(моль·мин). Вариант 19. Исходя из теплового эффекта реакции 3СаО(к) + Р2О5(к) = Са3(РО4)2(к) , ΔН°=-739 кДж, определить ΔН°298 образования ортофосфата кальция. Вариант 19. Рассчитать ΔG реакции, протекающей при температуре Т=2500К
TiO2(тв) + 2 С(графит) = Ti(тв) + 2 СО(г).
Определить, возможно ли восстановление диоксида титана до свободного
титана. При расчѐтах использовать значения ΔН°298 (кДж/моль) и ΔS°298 (Дж/моль×К) из приложения (табл. 1).

С радостью помогу вам с этими задачами!

1. Вычисление энергии активации и константы скорости реакции CO + H2O = CO2 + H2 при 303 К:

Для начала нам понадобятся значения констант скорости реакции при других температурах - 288 и 313 К. По условию задачи, эти значения составляют 3,1·10–4 и 8,15·10–3 л/(моль·мин) соответственно.

Формула Аррениуса связывает константу скорости реакции с энергией активации и температурой:

k = A * exp(-Ea/RT),

где k - константа скорости, A - предэкспоненциальный множитель, Ea - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах.

Мы знаем значения констант скорости k при 288 и 313 К и хотим найти энергию активации Ea при 303 К.

Мы можем использовать эти два уравнения:
k1 = A * exp(-Ea/(R * T1)),
k2 = A * exp(-Ea/(R * T2)).

Для удобства обозначим k1 = 3,1·10–4, T1 = 288 К, k2 = 8,15·10–3, T2 = 313 К.

Мы можем разделить первую формулу на вторую, чтобы устранить предэкспоненциальный множитель:

k1/k2 = exp((-Ea/(R * T1)))/exp((-Ea/(R * T2))).

Затем мы можем взять логарифм от обеих сторон уравнения:
ln(k1/k2) = (-Ea/(R * T1)) - (-Ea/(R * T2)).

Далее можно привести уравнение к виду, из которого можно найти Ea:
ln(k1/k2) = (Ea/R) * ((1/T2) - (1/T1)).

Теперь вставим известные значения k1, k2, T1 и T2 в уравнение и решим его, чтобы найти Ea.

2. Определение ΔН°298 образования ортофосфата кальция:

Исходя из данного уравнения реакции:
3СаО(к) + Р2О5(к) = Са3(РО4)2(к),

формула образования ортофосфата кальция будет выглядеть следующим образом:
ΔН°f = ΔН°f(Са3(РO4)2) - (3 * ΔН°f(СaO) + ΔН°f(P2O5)),

где ΔН°f обозначает тепловой эффект образования, ΔН°f(Са3(РO4)2) - тепловой эффект образования ортофосфата кальция, ΔН°f(СaO) - тепловой эффект образования оксида кальция, ΔН°f(P2O5) - тепловой эффект образования оксида фосфора.

Подставляем известные значения в формулу и решаем уравнение, чтобы найти ΔН°298 образования ортофосфата кальция.

3. Расчет ΔG реакции, протекающей при температуре Т=2500 К:

Для расчета ΔG реакции можно использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:
ΔG = ΔH - TΔS,

где ΔG - изменение свободной энергии системы, ΔH - энтальпия системы, T - температура в Кельвинах, ΔS - энтропия системы.

Нам дана реакция:
TiO2(тв) + 2 С(графит) = Ti(тв) + 2 СО(г).

Мы можем использовать значения ΔН°298 (кДж/моль) и ΔS°298 (Дж/моль×К) для расчета ΔG.

ΔH = Σ(ΔH°298 продуктов) - Σ(ΔH°298 реагентов),
ΔS = Σ(ΔS°298 продуктов) - Σ(ΔS°298 реагентов).

Выполняем подстановки известных значений в уравнение и решаем его, чтобы найти ΔG реакции.

С удовольствием отвечу на любые возникшие вопросы и подробно объясню каждый шаг решения!