Question

Рассчитать, при какой температуре можно получить титан по схеме TiO2(к) +2Mg(к) - - > Ti(к) +2MgO(к)

Answer 1

Ti (IV) + 4 e- → Ti (0) - восстановле́ние

2 Mg (0) - 4 e- → 2 Mg (II) - окисление

TiO2(к) +2Mg(к) = t 900 C = Ti(к) +2MgO(к)
рутил (оксид титана) + магний = t 900 C  = титан + оксид магния - реакция идет в стальных реакторах, тк титан тугоплавкий металл

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится информация о стандартных энергиях образования (ΔH°) соединений TiO2, MgO и Ti.

1. TiO2(к) → Ti(к) + O2(г) ΔH°1
2. MgO(к) → Mg(к) + 1/2O2(г) ΔH°2
3. TiO2(к) + 2Mg(к) → Ti(к) + 2MgO(к) ΔH°

Из уравнения реакции видно, что нам нужно найти ΔH°3. Он может быть выражен через ΔH°1 и ΔH°2 следующим образом:

ΔH°3 = ΔH°1 - 2ΔH°2

Затем, при равновесии, ΔG = 0. Мы можем использовать уравнение Гиббса для связи ΔG, ΔH и T:

ΔG = ΔH - TΔS

где ΔG — свободная энергия Гиббса, ΔH — энтальпия, T — абсолютная температура в кельвинах, ΔS — изменение энтропии.

Если рассматривать приближение постоянства ΔH и ΔS в интервале температур, мы можем записать:

0 = ΔH°3 - TΔS

Так как мы ищем температуру, под которой реакция происходит, ΔH°3 должно быть положительным, иначе реакция не произойдет.

Итак, решая уравнение:

T = ΔH°3 / ΔS

Мы можем найти температуру, при которой реакция будет иметь место. Не забудьте преобразовать ΔH° в Дж/моль и ΔS в Дж/(моль·K) в вашем конечном ответе.