Влияние значения стандартной энергии Гиббса на протекание химической реакции

Задача 312. 

Вычислить значения энергии Гиббса следующих реакций восстановления оксида железа (II):

Протекание, какой из этих реакций наиболее вероятно?
Решение:
По табличным данным стандартные значения  веществ, участвующих в реакции равны:

Стандартные значения   простых веществ равны нулю. Отсюда, для стандартной энергии Гиббса реакций, находим:

Так как ₁  и ₂ > 0, а ₃  < 0, то наиболее вероятно протекание реакции (в).

Ответ: а) 41,7кДж; б) 107,2кДж; в) -13,0кДж.

Задача 313. 
Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены алюминием при 298 К: СаО, FеО, СuО, РbО, Fe₂O₃, Сг₂O₃?
Решение:
По табличным данным стандартные значения  веществ, участвующих в реакции равны:

Стандартные значения  простых веществ равны нулю. Отсюда, для стандартной энергии Гиббса реакций, находим:

Таким образом, во всех реакциях, кроме реакции (а), значение  < 0, т. е. возможно восстановление алюминием всех оксидов, кроме СаО.

Ответ: Все кроме СаО.

Задача 314. 
Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены водородом до свободного металла при 298 К: СаО, ZnО, SnО₂, NiО, А1₂O₃?
Решение:
По табличным данным стандартные значения   веществ, участвующих в реакции равны

Стандартные значения  простых веществ равны нулю. Отсюда, для стандартной энергии Гиббса реакций, находим:

Таким образом, во всех реакциях. Кроме реакций (в) и (г), значения  больше нуля, т е. возможно восстановление водородом только оксидов SnО₂ и NiО.

Ответ: SnО₂ и NiО.

Задача 315.
Указать, какие из реакций образования оксидов азота, и при каких температурах (высоких или низких) могут в стандартных условиях протекать самопроизвольно:

Решение: 
а) Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности ( < 0 ). Таким образом, в уравнении  = Н — Tвеличина   будет всегда положительна, так как Н > 0 и при любых температурах член (- T) всегда положителен, поэтому  реакция не протекает при любых значениях температуры.

б) В реакции из двух молей простых  газообразных веществ образуется два моля сложного вещества, что приводит систему к более низкому состоянию упорядоченности,   > 0. Таким образом, в уравнении   = Н — T  член
(Н ) положителен, а член (- T  )  при всех значениях Т будет иметь положительное значение, поэтому член () будет иметь отрицательное значение при достаточно высоких значениях температуры. Реакция может протекать при достаточно высоких температурах.

в) Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности  < 0 ).Таким образом, в уравнении
( = Н — T)  член (- T ) при любых значениях Т будет положителен. Поэтому   будет иметь отрицательное значение при Н  < 0 только при достаточно низких значениях Т, т.е. данная реакция при стандартных условиях не протекает.

г)  Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности  < 0 ). Таким образом, в уравнении
( = Н — T )  член(- T) при любых значениях Т будет положителен, поэтому при Н < 0 член   будет иметь отрицательное значение при достаточно низких температурах, т.е. данная реакция при стандартных условиях не протекает.

д) Реакция протекает с уменьшением, как общего числа молей веществ, так и газообразных веществ, что приводит переход системы в более высокое состояние упорядоченности  < 0 ).Таким образом, в уравнении 
( = Н — T) член (- T) при любых значениях Т всегда будет положителен, поэтому и член  , при  Н  и
(- T) положительных, будет всегда иметь положительное значение. Реакция невозможна при любых температурах.

Так как достижение низких температур нереально, то из рассмотренных реакций в обычных условиях возможна только реакция (б) да и то только при достаточно высоких температурах.

Ответ: б).