ФЗО, ИТиУвТС, ДКР по химии, 21 вариант 2 часть / 60

60. Пользуясь справочными данными, установите, возможно ли при темпера-туре 298 К восстановление ТiО₂ до свободного титана по реакции

ТiО_2(кр)+2С_(кр) = Тi_(кр)+2СО_(г).

Установите температуру, при которой такая реакция возможна. Зависимостью ΔН и ΔS от температуры пренебречь.

Решение:

Стандартные энтальпии образования ∆H°₂₉₈, энтропии∆ S°₂₉₈ и энергии Гиббса ∆ G°₂₉₈ веществ при 298 К (25 °C):

Вещество	∆H°298, кДж/моль	∆ S°298 , Дж/(моль ∙ К)
TiO2(кр)	- 944,75	50,33
C(кр)	0	5,74
Ti(кр)	0	30,63
CO(г)	- 110,53	197,55

Изменение энтальпии и энтропии химической реакции находим согласно следствию из закона Гесса:

∆Н₂₉₈ = 2∆H°₂₉₈ (CO_(г) ) -∆H°₂₉₈ (TiO_2(кр))=2∙(- 110,53) – (- 944,75) = 723,69 кДж.

Рассчитаем ΔSº₂₉₈ реакции:

ΔS₂₉₈ = 2 S°₂₉₈ (CO_(г) ) + S°₂₉₈ (Ti_(кр)) - S°₂₉₈ (TiO_2(кр)) - 2S°₂₉₈ (С_(кр)) = 2∙197,55 + 30,63 – 50,33 - 2∙5,74 = 363,92 Дж/К.

∆G⁰₂₉₈ > 0, поэтому восстановление TiO₂ углеродом при стандартных условиях невозможно.

Температуру, при которой начнется реакция, найдем по формуле:

∆ Н⁰₂₉₈

Т_равн. =

∆ S⁰₂₉₈

723690

Т_равн. = = 1989 К

363,92

Ответ: Т_равн. = 1989 К.