Задание № 3

А. Проанализируйте энтальпийный и энтропийный факторы в реакции FеО + Сu = СuО + Fе. Возможна ли эта реакция при н. у.? Можно ли подобрать температуру, выше или ниже которой реакция термодинамически была бы разрешена? Ответ: Безнадежно

Б. При каких температурах возможно самопроизвольное протекание реакции 2СО_(Г) + 2Н_2(Г) = СН_4(Г) + СО_2(Г)? Ответ: не выше 962 К

В. При какой температуре меняется направление процесса в системе: 4НСl_(Г) + О_2(Г) = 2Н₂О_(Г) + 2Сl_2(Г)? Хлор или кислород является более сильным окислителем при н. у.? Ответ: кислород до 891 К

Г. Пользуясь стандартными величинами G⁰ химических веществ (приложение), вычислите G реакций: РbО_2(К) + Рb_(К) = 2РbО_(К) и SnО_2(К) + Sn_(К) = 2SnО_(К). Какие степени окисления более характерны для свинца и олова? Ответ: Рb⁺², а Sn⁺⁴

Д. При каких температурах возможен процесс восстановления Fе₃О₄ по уравнению: Fе₃О_4(К) + СО_(Г) = 3FеО_(К) + СО_2(Г)? Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: выше 1100 К

Е. В 30-х годах ХХ века при промышленном освоении ацетилена были часты случаи взрыва сжатого ацетилена С₂Н_2(Г) из-за самопроизвольного распада его на составляющие элементы: С_{(ГРАФИТ)} и Н_2(Г). Почему возможен процесс распада ацетилена? Может ли взрываться подобным образом этан С₂Н_6(Г).? Вывод подтвердите расчетом. Ответ: нет, у них разные знаки изменения ΔG при распаде.

Ж. Проанализируйте энтальпийный и энтропийный факторы в реакции получения муравьиного альдегида Н₂СО_(Г) по реакции: СО_(Г) + Н_2(Г) = Н₂СО_(Г) Возможна ли эта реакция при н.у.? При каких температурах реакция термодинамически разрешена? Реально ли осуществить эту реакцию при этих условиях? Ответ: ниже 50 К.

З. Рассчитав ΔG реакций, найдите, какие из карбонатов: ВеСО₃, СаСО₃ или ВаСО₃ — можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО₂ при н.у.? Какая реакция идет наиболее энергично? Ответ: кроме ВеСО₃

И. При каких температурах возможен процесс восстановления: Fе₂О_3(К) + 3Н_2(Г) = 2Fе_(К) + 3Н₂О_(Г)? Ответ: выше 697 К

К. При каких температурах станет возможным протекание реакции: WО_3(К) + 3С_{(ГРАФИТ)} = W_(К) + 3СО_(Г)? Ответ: выше 958 К

Л. Азотное удобрение — нитрат аммония при неосторожном обращении (или умышленно) может самопроизвольно взрываться по реакции NН₄NО_3(К) = N₂О_(Г) + 2Н₂О_(Г). Может ли самопроизвольно разлагаться хлорид аммония по реакции NН₄Сl_(К) = NН_3(Г) + НСl_(Г)? Ответ докажите, сопоставив для обеих реакций величины ΔG.

Ответ: —168,2 и +92,0 кДж/моль. Вывод очевиден.

М. При каких температурах хлор может разлагать воду по уравнению: 2Сl_2(Г) + 2Н₂О_(Г) = О_2(Г).+ 4НСl_(Г)? Почему повышение температуры способствует этому процессу? Ответ: выше 891 К.

Н. Восстановление Fе₃О₄ водородом протекает по уравнению: Fе₃О_4(К) + 4Н_2(Г) = 3Fе_(К) + 4Н₂О_(Г). При каких температурах возможна эта реакция? Ответ: выше 893 К.

О. При каких температурах процесс диссоциации хлористого аммония по уравнению: Н₄Сl_(К) = Н_3(Г) + НСl_(Г) станет преобладающим? Идет ли он при стандартных условиях? Ответ: только выше 621 К

П. При каких температурах возможен процесс получения титана по реакции: ТiО_2(К) + 2С_{(ГРАФИТ)} = Тi_(К) + 2СО_(Г)? Ответ: выше 1981 К

Р. Можно ли получить при н. у. кислород по реакциям: 2Сl_2(Г) + 2Н₂О_(Г) = О_2(Г).+ 4НСl_(Г) и 2F_2(Г) + 2Н₂О_(Г) = О_2(Г).+ 4НF_(Г)? На основании полученных данных расположите F₂, Сl₂ и О₂ в ряд по окисляющей способности при н.у. Ответ: падает в ряду F₂, О₂, Сl₂

С. Пользуясь стандартными величинами G⁰ химических веществ (приложение), вычислите G реакций: Fе₂О_3(К) + Fе_(К) = 3FеО_(К) и РbО_2(К) + Рb_(К) = 2РbО_(К). Какие степени окисления более характерны для железа и свинца? Ответ: Fе⁺³, а Рb⁺²

Т. При каких температурах возможно самопроизвольное протекание процесса 2О_(Г) + О_2(Г) = 2О_2(Г)? Ответ: ниже 782 К

У. При каких температурах начинается восстановление железа Fе₂О_3(К) + 3С_{(ГРАФИТ)} = 2Fе_(К) + 3СО? Ответ: выше 907 К

Ф. При каких температурах начинается восстановление железа Fе₃О_4(К) + 4С_{(ГРАФИТ)} = 3Fе_(К) + 4СО? Ответ: выше 997 К