При температуре 298K, какой из перечисленных оксидов - FeO, Fe2O3 или Fe3O4 - будет образовываться самопроизвольно

Izumrudnyy_Pegas

28

Чтобы понять, какой из перечисленных оксидов образуется самопроизвольно при окислении железа при температуре 298K, давайте рассмотрим энергетические изменения, происходящие в каждом из возможных оксидов.

Оксиды железа образуются при окислении железа различными способами. В данном случае у нас есть три различных оксида: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Чтобы определить, какой из них будет образовываться самопроизвольно, мы можем использовать концепцию стандартного свободного энергетического изменения (ΔG°).

ΔG° для реакции окисления железа можно выразить как сумму ΔG° образования оксида и ΔG° реакции окисления железа. Если ΔG° отрицательное, это означает, что реакция будет самопроизвольно происходить при данной температуре.

По таблицам будет видно что:
ΔG° образования FeO = -270.0 kJ/mol
ΔG° образования Fe2O3 = -826.6 kJ/mol
ΔG° образования Fe3O4 = -1118.6 kJ/mol

Теперь рассчитаем ΔG° для каждого из оксидов.

ΔG° для реакции окисления FeO: ΔG° = ΔG° образования FeO - ΔG° образования Fe = -270.0 kJ/mol - 0 kJ/mol = -270.0 kJ/mol

ΔG° для реакции окисления Fe2O3: ΔG° = ΔG° образования Fe2O3 - ΔG° образования Fe = -826.6 kJ/mol - 0 kJ/mol = -826.6 kJ/mol

ΔG° для реакции окисления Fe3O4: ΔG° = ΔG° образования Fe3O4 - ΔG° образования Fe = -1118.6 kJ/mol - 0 kJ/mol = -1118.6 kJ/mol

Таким образом, рассчитанные значения ΔG° показывают, что все три реакции окисления железа являются самопроизвольными, так как их ΔG° отрицательные. Однако, самопроизвольная реакция с самым низким значением ΔG° будет иметь наибольшую степень спонтанности, а следовательно, окисление железа будет образовывать оксид Fe3O4.

Таким образом, самопроизвольно при данной температуре 298K образуется оксид Fe3O4.