Какова термодинамическая вероятность окисления меди кислородом при стандартной температуре в реакции: 2Cu + O2 = 2CuO

Pylayuschiy_Drakon

58

Для решения этой задачи нам понадобятся концепции термодинамики и стандартных термодинамических величин.

Сначала рассмотрим термодинамическую вероятность окисления меди кислородом при стандартной температуре. В данном случае мы имеем химическую реакцию:

2Cu + O2 → 2CuO Δfh = 0 кДж/моль S° = 33.14 Дж/моль•К

Для того чтобы рассчитать термодинамическую вероятность окисления меди кислородом, мы можем использовать формулу Гиббса. Формула Гиббса связана с изменением свободной энергии (ΔG) системы и связана с изменением энтальпии (ΔH) и энтропии (ΔS) следующим образом:

ΔG = ΔH - TΔS

Где ΔG - изменение свободной энергии, ΔH - изменение энтальпии, T - температура в Кельвинах, ΔS - изменение энтропии.

В нашем случае, ΔH для реакции равно 0 кДж/моль, а ΔS равно 33.14 Дж/моль•К. Стандартная температура принимается равной 298 К.

Подставляя данные в формулу Гиббса, получаем:

ΔG = 0 кДж/моль - (298 К) * (33.14 Дж/моль•К)

Выполняя несложные вычисления, можно получить:

ΔG ≈ - 9851.72 Дж/моль

Теперь мы можем проанализировать полученное значение ΔG. Если ΔG меньше нуля, это означает, что реакция окисления меди кислородом будет протекать самопроизвольно при стандартной температуре. В нашем случае ΔG меньше нуля, поэтому можем сделать вывод, что реакция окисления меди кислородом протекает самопроизвольно при стандартной температуре.

Относительно вопроса о том, могут ли экзотермические реакции всегда протекать самопроизвольно, снижая энергию системы. В общем случае, экзотермические реакции освобождают тепло и имеют отрицательное значение ΔH. Если при этом ΔG также оказывается отрицательным, то реакция может протекать самопроизвольно. Однако, важно учесть и другие факторы, такие как изменение энтропии (ΔS) и температура (T), которые также влияют на ΔG. Таким образом, не все экзотермические реакции всегда протекают самопроизвольно, зависит от конкретных значений ΔH, ΔS и T.

Надеюсь, это подробное объяснение помогло вам понять задачу и ее решение. Если у вас есть еще какие-либо вопросы, буду рад помочь!