Можно ли при стандартных условиях провести редукцию оксида железа (II) и оксида кальция восстановлением водородом?

Лисичка123

27

Да, при стандартных условиях можно провести редукцию оксида железа (II) и оксида кальция восстановлением водородом. Давайте рассмотрим эти процессы пошагово.

1. Определяем уравнения реакций окисления-восстановления для каждого оксида:
- Оксид железа (II) (FeO):
\[\text{FeO} + \text{H}_2 \to \text{Fe} + \text{H}_2\text{O}\]
- Оксид кальция (CaO):
\[\text{CaO} + \text{H}_2 \to \text{Ca} + \text{H}_2\text{O}\]

2. Используя таблицу стандартных реакций, определяем стандартные энтальпии образования оксидов железа (II) и кальция, а также стандартные энтальпии образования воды и водорода.

3. Проводим расчеты стандартных энтальпий реакций:
- Расчет для оксида железа (II) (FeO):
Стандартная энтальпия образования оксида железа (II) (FeO) равна \(\Delta H_f^\circ = -272,3 \, \text{кДж/моль}\).
Стандартная энтальпия образования воды (H₂O) равна \(\Delta H_f^\circ = -285,8 \, \text{кДж/моль}\).
Стандартная энтальпия образования водорода (H₂) равна \(\Delta H_f^\circ = 0 \, \text{кДж/моль}\).

Таким образом, стандартная энтальпия реакции редукции оксида железа (II) вычисляется по формуле:
\[\Delta H^\circ = \Sigma \Delta H_f^\circ(\text{продукты}) - \Sigma \Delta H_f^\circ(\text{реагенты})\]
\[\Delta H^\circ = \Delta H_f^\circ(\text{Fe}) + \Delta H_f^\circ(\text{H}_2\text{O}) - \Delta H_f^\circ(\text{FeO})\]
\[\Delta H^\circ = 0 \, \text{кДж/моль} + (-285,8 \, \text{кДж/моль}) - (-272,3 \, \text{кДж/моль})\]
\[\Delta H^\circ = -13,5 \, \text{кДж/моль}\]

- Расчет для оксида кальция (CaO):
Аналогично, стандартная энтальпия реакции редукции оксида кальция (CaO) вычисляется по формуле:
\[\Delta H^\circ = \Sigma \Delta H_f^\circ(\text{продукты}) - \Sigma \Delta H_f^\circ(\text{реагенты})\]
\[\Delta H^\circ = \Delta H_f^\circ(\text{Ca}) + \Delta H_f^\circ(\text{H}_2\text{O}) - \Delta H_f^\circ(\text{CaO})\]
\[\Delta H^\circ = 0 \, \text{кДж/моль} + (-285,8 \, \text{кДж/моль}) - (-635,5 \, \text{кДж/моль})\]
\[\Delta H^\circ = 349,7 \, \text{кДж/моль}\]

4. Оцениваем результаты:
- Для редукции оксида железа (II) водородом, стандартная энтальпия реакции составляет -13,5 кДж/моль.
- Для редукции оксида кальция водородом, стандартная энтальпия реакции составляет 349,7 кДж/моль.

Таким образом, при стандартных условиях редукция оксида кальция водородом является возможной, так как энтальпия реакции положительна и показывает, что процесс осуществим. Однако, для редукции оксида железа (II) энтальпия реакции отрицательна, что говорит о необходимости использования дополнительных условий (например, повышенной температуры) для осуществления этой реакции.