Question

Какие из перечисленных оксидов: СaO, ZnO, Al2O3 - могут быть восстановлены водородом до металла при стандартных условиях? Ответ подтвердить расчетами ΔG0 процессов.

Answer 1

Ca0+h2=Ca+H20 это точно
Zn o амфотерный оксид насчёт него точно не знаю
Al2o3 это нет

Answer 2

Для определения того, какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены водородом до металла при стандартных условиях, необходимо рассчитать ΔG0 для реакций восстановления каждого оксида водородом.

Реакция восстановления оксида водородом происходит по следующей схеме:

MO + H2 → M + H2O

где M - металл, а MO - его оксид.

Рассчитаем ΔG0 для каждой из перечисленных реакций.

Для реакции восстановления кальция из его оксида СаO:

ΔG0 = ΔH0 - TΔS0

ΔH0 для реакции восстановления СаO = ΔH0(M) - ΔH0(MO) - ΔH0(H2) + ΔH0(H2O) ΔH0(M) для Ca = 0 кДж/моль ΔH0(MO) для CaO = -635.5 кДж/моль ΔH0(H2) для H2 = 0 кДж/моль ΔH0(H2O) для H2O = -285.8 кДж/моль

ΔH0 для реакции восстановления CaO = 0 - (-635.5) - 0 + (-285.8) = 349.7 кДж/моль

ΔS0 для реакции восстановления СаO = ΔS0(M) - ΔS0(MO) - ΔS0(H2) + ΔS0(H2O) ΔS0(M) для Ca = 41.5 Дж/моль∙К ΔS0(MO) для CaO = 39.7 Дж/моль∙К ΔS0(H2) для H2 = 130.7 Дж/моль∙К ΔS0(H2O) для H2O = 69.9 Дж/моль∙К

ΔS0 для реакции восстановления CaO = 41.5 - 39.7 - 130.7 + 69.9 = -59 Дж/моль∙К

Температура в расчетах принимается стандартной, т.е. T = 298 К.

ΔG0 для реакции восстановления СаO = 349.7 - 298∙(-59)/1000 = 349.7 + 17.6 = 367.3 кДж/моль

Таким образом, ΔG0 для реакции восстановления СаO водородом положительный, что означает, что реакция протекать не будет.

Для реакции восстановления цинка из его оксида ZnO:

ΔG0 = ΔH0 - TΔS0

ΔH0 для реакции восстановления ZnO = ΔH0(M) - ΔH0(MO) - ΔH0(H2)