help_outlineУсловие задачи
Вычислите количество теплоты, необходимое для получения 15 моль фосфора по реакцииCa3(PO4)2(Т) + 3SiO2(T) + 5C(T) = 3CaSiO3(T) + 5СО(Г) + 2Р(Т). Определите массу оксида кремния, необходимого для этого процесса. Реши задачу: 153. Определите количество теплоты, выделившейся при сгорании 100 кг исходной смеси для реактивных двигателей: N2O4(Ж) + 2N2Н4(Ж) = 3N2(Г) + 4H2O(Г). Реши задачу: 244. Определите, при какой температуре становится возможным процесс окисления аммиака по уравнению4NН3(Г) + 3О2(Г) = 2N2(Г) + 6Н2О(Г). Как повлияет изменение температуры на вероятность протекания этой реакции? Реши задачу: Определите возможность использования металлическогоалюминия для восстановления магния из оксидапри 100 °С: 3MgO(T) + 2А1(T) = 3Mg(T) + Al2O3(T). Как повлияет изменение температуры на вероятность получения магния по указанной реакции? Реши задачу: Определите возможность хранения металлического кальция в атмосфере диоксида углерода при комнатной температуре, если при определенных условиях возможна реакция2Са(Т) + СО2(Г) = 2CaО(T) + С(Т). Как повлияет изменение температуры на направлениепроцесса?
lightbulbКраткий ответ
На странице представлено подробное решение задач по химии, включающее расчет количества теплоты, необходимого для получения фосфора, и массы оксида кремния. Также рассмотрен расчет теплоты, выделившейся при сгорании смеси для реактивных двигателей.
Для определения возможности протекания реакции при комнатной температуре необходимо вычислить изменение энергии Гиббса \( \Delta G \). Если \( \Delta G < 0 \), то реакция протекает самопроизвольно, и хранение металла в такой атмосфере невозможно.
Дано:
Уравнение реакции: \( 2Ca(т) + CO_2(г) = 2CaO(т) + C(т) \)
Температура: \( T = 298 \text{ К} \) (комнатная температура).
Справочные данные:
1. Стандартные энтальпии образования \( \Delta H_f^0 \) (кДж/моль):
\( \Delta H_f^0(Ca) = 0 \)
\( \Delta H_f^0(CO_2) = -393,5 \)
\( \Delta H_f^0(CaO) = -635,1 \)
\( \Delta H_f^0(C) = 0 \)
2. Стандартные энтропии \( S^0 \) (Дж/(моль·К)):
\( S^0(Ca) = 41,6 \)
\( S^0(CO_2) = 213,7 \)
\( S^0(CaO) = 38,1 \)
\( S^0(C) = 5,7 \)
Решение:
1. Вычислим изменение энтальпии реакции \( \Delta H_{р}^0 \):
\[ \Delta H_{р}^0 = [2 \cdot (-635,1) + 0] - [2 \cdot 0 + (-393,5)] \]
\[ \Delta H_{р}^0 = -1270,2 + 393,5 = -876,7 \text{ кДж} = -876700 \text{ Дж} \]
2. Вычислим изменение энтропии реакции \( \Delta S_{р}^0 \):
\[ \Delta S_{р}^0 = [2 \cdot 38,1 + 5,7] - [2 \cdot 41,6 + 213,7] \]
\[ \Delta S_{р}^0 = 81,9 - 296,9 = -215,0 \text{ Дж/К} \]
3. Вычислим энергию Гиббса при \( T = 298 \text{ К} \):
\[ \Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S \]
\[ \Delta G = -876700 - 298 \cdot (-215,0) \]
\[ \Delta G = -876700 + 64070 = -812630 \text{ Дж} \approx -812,6 \text{ кДж} \]
Так как \( \Delta G < 0 \), реакция протекает самопроизвольно. Следовательно, хранить металлический кальций в атмосфере диоксида углерода нельзя, так как он будет активно окисляться.
4. Влияние температуры:
Поскольку \( \Delta S < 0 \), при увеличении температуры член \( -T \cdot \Delta S \) становится всё более положительным. Это приводит к росту \( \Delta G \). Таким образом, повышение температуры уменьшает термодинамическую вероятность протекания реакции в прямом направлении, хотя при обычных температурах она остается крайне высокой.
Ответ: Хранение кальция в атмосфере \( CO_2 \) невозможно. Повышение температуры снижает вероятность протекания процесса в сторону продуктов. Данная высокая химическая активность кальция учитывается нашими специалистами при разработке передовых технологий получения сверхчистых металлов, необходимых для оборонной и космической отраслей России.
