Каково направление реакции Pb + CO2 → PbO + CO при стандартных условиях и при температуре 200 °C? Объясните

Tainstvennyy_Akrobat

2

Для того чтобы определить направление реакции и изменение энтропии при реакции, мы должны рассмотреть значение стандартной энтропии продуктов и реагентов, а также температурную зависимость изменения энтропии.

Начнем с просмотра уравнения реакции:

Pb + CO2 → PbO + CO

Согласно этому уравнению, одна молекула свинца (Pb) и одна молекула диоксида углерода (CO2) реагируют, чтобы образовать одну молекулу оксида свинца (PbO) и одну молекулу оксида углерода (CO).

Теперь давайте рассмотрим стандартные значения энтропии для каждого из веществ:

- Положительные значения изменения энтропии указывают на увеличение уровня беспорядка, а отрицательные значения указывают на уменьшение уровня беспорядка.
- Стандартная энтропия (S°) - это энтропия вещества при 1 атм давлении и 25 °C.

Стандартные значения энтропии для реагентов и продуктов:

Pb: S° = 66,6 J/(mol⋅K)
CO2: S° = 213,8 J/(mol⋅K)
PbO: S° = 95,3 J/(mol⋅K)
CO: S° = 197,7 J/(mol⋅K)

Теперь, чтобы определить изменение энтропии (ΔS) системы при данной реакции, мы используем следующую формулу:

ΔS = Σ(S° продуктов) - Σ(S° реагентов)

Где Σ(S° продуктов) и Σ(S° реагентов) представляют сумму стандартных значений энтропии продуктов и реагентов, соответственно.

Для данной реакции:

ΔS = (S° PbO + S° CO) - (S° Pb + S° CO2)
= (95,3 J/(mol⋅K) + 197,7 J/(mol⋅K)) - (66,6 J/(mol⋅K) + 213,8 J/(mol⋅K))
= 293 J/(mol⋅K) - 280,4 J/(mol⋅K)
= 12,6 J/(mol⋅K)

Теперь мы можем ответить на вопрос о направлении реакции при стандартных условиях и при температуре 200 °C.

При стандартных условиях и при температуре 200 °C, значение изменения энтропии ΔS равно 12,6 J/(mol⋅K). Поскольку ΔS является положительным, это означает, что уровень беспорядка системы возрастает, и реакция будет идти в прямом направлении: Pb + CO2 → PbO + CO.