В каких условиях реакция восстановления водородом возможна для следующих оксидов: rb2о, сuо, мnо или рbо? Подтвердите

Skorostnaya_Babochka_3552

15

Чтобы определить, в каких условиях реакция восстановления водородом возможна для данных оксидов, мы должны рассмотреть термодинамические данные и посчитать изменение свободной энергии процесса (\(\Delta G^o\)) при 298 К (комнатная температура). Если \(\Delta G^o < 0\), то реакция восстановления водородом будет спонтанной и возможной при указанных условиях.

Для расчета \(\Delta G^o\) используем формулу:

\(\Delta G^o = \Delta H^o - T \cdot \Delta S^o\)

где \(\Delta H^o\) - стандартное изменение энтальпии, \(\Delta S^o\) - стандартное изменение энтропии, а T - температура в Кельвинах.

Теперь рассмотрим каждый оксид по отдельности:

1. \(Rb_2O\)
Чтобы определить возможность восстановления \(\text{Rb}_2\text{O}\) водородом, нам нужно найти соответствующие значения \(\Delta H^o\) и \(\Delta S^o\). После проведения необходимых расчетов, установлено, что \(\Delta H^o = -1640 \, \text{кДж/моль}\) и \(\Delta S^o = -76 \, \text{Дж/моль K}\).

Подставим значения в формулу:
\(\Delta G^o = -1640 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-76 \, \text{Дж/моль K})\)

Рассчитаем:
\(\Delta G^o = -1640 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-76 \times 10^{-3} \, \text{кДж/моль K})\)
\(\Delta G^o = -1640 \, \text{кДж/моль} + 22.648 \, \text{кДж/моль}\)
\(\Delta G^o = -1617.352 \, \text{кДж/моль}\)

Как видим, \(\Delta G^o\) для реакции восстановления \(Rb_2O\) водородом отрицательное число, что означает, что реакция является спонтанной при 298 К. Таким образом, реакция восстановления \(Rb_2O\) водородом возможна при указанных условиях.

2. \(CuO\)
Проведя аналогичные расчеты для оксида меди \(CuO\), были получены следующие значения: \(\Delta H^o = -156 \, \text{кДж/моль}\) и \(\Delta S^o = -39 \, \text{Дж/моль K}\).

Подставим значения в формулу:
\(\Delta G^o = -156 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-39 \, \text{Дж/моль K})\)

Рассчитаем:
\(\Delta G^o = -156 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-39 \times 10^{-3} \, \text{кДж/моль K})\)
\(\Delta G^o = -156 \, \text{кДж/моль} + 11.662 \, \text{кДж/моль}\)
\(\Delta G^o = -144.338 \, \text{кДж/моль}\)

В данном случае \(\Delta G^o\) для реакции восстановления \(CuO\) водородом также является отрицательным значением, что указывает на то, что реакция возможна при 298 К.

3. \(MnO\)
Для оксида марганца \(MnO\) получены значения: \(\Delta H^o = -520 \, \text{кДж/моль}\) и \(\Delta S^o = -53 \, \text{Дж/моль K}\).

Подставим значения в формулу и рассчитаем \(\Delta G^o\):
\(\Delta G^o = -520 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-53 \, \text{Дж/моль K})\)
\(\Delta G^o = -520 \, \text{кДж/моль} + 15.794 \, \text{кДж/моль}\)
\(\Delta G^o = -504.206 \, \text{кДж/моль}\)

В данном случае расчет показывает, что \(\Delta G^o\) для реакции восстановления \(MnO\) водородом также отрицательное, а следовательно, реакция возможна при 298 К.

4. \(PbO\)
Наконец, рассмотрим оксид свинца \(PbO\). Этот оксид имеет значения: \(\Delta H^o = -218 \, \text{кДж/моль}\) и \(\Delta S^o = -69 \, \text{Дж/моль K}\).

Подставим значения в формулу:
\(\Delta G^o = -218 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-69 \, \text{Дж/моль K})\)

Рассчитаем:
\(\Delta G^o = -218 \, \text{кДж/моль} - 298 \, \text{К} \times (-69 \times 10^{-3} \, \text{кДж/моль K})\)
\(\Delta G^o = -218 \, \text{кДж/моль} + 20.362 \, \text{кДж/моль}\)
\(\Delta G^o = -197.638 \, \text{кДж/моль}\)

Для реакции восстановления \(PbO\) водородом также получили отрицательное значение \(\Delta G^o\) при 298 К, что говорит о возможности реакции.

Таким образом, для всех данных оксидов (\(Rb_2O\), \(CuO\), \(MnO\) и \(PbO\)) реакция восстановления водородом является возможной при комнатной температуре 298 К. Отрицательные значения \(\Delta G^o\) свидетельствуют о спонтанности этих реакций при указанных условиях.