Определить, можно ли провести химический процесс при стандартном состоянии и определить диапазон температур

Суть вопроса: Химические реакции при стандартных условиях

Пояснение:

Химические реакции могут происходить при различных условиях, и стандартные условия - это условия, при которых величина давления равна 1 атмосфере, концентрация веществ равна 1 моль/л, а температура составляет 298 К (25 °C).

Для определения возможности проведения химического процесса при стандартных условиях используется понятие стандартного свободного энергии изменения реакции (ΔG°). Если ΔG° для реакции отрицательна, то процесс может протекать самопроизвольно при стандартных условиях.

В данной химической реакции мы имеем реагенты: Al203 (твёрдое вещество) и 3H2 (газ), и продукты: 2Al (твёрдое вещество) и 3H20 (жидкость).

Теперь мы можем рассчитать ΔG° для данной реакции по известным значениям стандартных свободных энергий образования веществ из таблицы химических данных.

Демонстрация:

1. Рассчитаем ΔG° для реакции: Al203(m) + 3H2(г) = 2Al(m) + 3H20

Из таблицы химических данных мы находим следующие значения стандартных свободных энергий образования:
ΔG°(Al203) = -1676 кДж/моль
ΔG°(H2) = 0 кДж/моль
ΔG°(Al) = 0 кДж/моль
ΔG°(H20) = -237 кДж/моль

Теперь, используя формулу ΔG° = Σ(n * ΔG°(продукты)) - Σ(m * ΔG°(реагенты)), мы можем рассчитать ΔG°:
ΔG° = [2 * ΔG°(Al) + 3 * ΔG°(H20)] - [1 * ΔG°(Al203) + 3 * ΔG°(H2)]
ΔG° = [2 * 0 кДж/моль + 3 * (-237 кДж/моль)] - [1 * (-1676 кДж/моль) + 3 * 0 кДж/моль]
ΔG° = -711 кДж/моль - (-1676 кДж/моль)
ΔG° = -711 кДж/моль + 1676 кДж/моль
ΔG° = 965 кДж/моль

Так как ΔG° для данной реакции положительна (965 кДж/моль), то это означает, что реакция не может проходить самопроизвольно при стандартных условиях.

Совет:

Для лучшего понимания данной темы, рекомендуется изучить понятия стандартной свободной энергии изменения реакции (ΔG°), стандартных условий и таблиц химических данных. Также полезно разобраться с методами расчёта ΔG° для различных химических реакций.

Упражнение:

Расчитайте ΔG° для следующей реакции: CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)

Данные для расчёта:
ΔG°(CO) = -137 кДж/моль
ΔG°(H2) = 0 кДж/моль
ΔG°(CH3OH) = -165 кДж/моль