Может ли кальций гореть в атмосфере углекислого газа при стандартных условиях на основе реакции СО2 (г) + 2Са (к)

Инструкция: Кальций является активным металлом и может реагировать с различными веществами, включая газообразные вещества. Рассмотрим реакцию горения кальция в атмосфере углекислого газа при стандартных условиях.

Реакция горения кальция с углекислым газом описывается следующим уравнением:

СО2 (г) + 2Са (к) = 2СаО (к) + С (графит)

По данной реакции мы видим, что углекислый газ (СО2) реагирует с кальцием (Са) и образуются оксид кальция (СаО) и графит (С).

Для определения, может ли кальций гореть в атмосфере углекислого газа, мы должны рассмотреть изменение свободной энергии реакции (Δf G0). Δf G0 — это изменение свободной энергии при стандартных условиях, то есть при определенной температуре (298 K) и давлении (1 атмосфера).

Из условия задачи даны значения Δf G0 для углекислого газа (Δf G0(СО2) = –394,4 кДж/моль) и для оксида кальция (Δf G0(СаО) = –605,2 кДж/моль).

Для определения возможности горения кальция в атмосфере углекислого газа, мы рассчитаем Δf G0 для заданной реакции с использованием данных Δf G0 для углекислого газа и оксида кальция.

Δf G0(реакции) = ΣΔf G0(продуктов) — ΣΔf G0(реагентов)

Δf G0(реакции) = [2 * Δf G0(СаО)] + [Δf G0(С)] — [2 * Δf G0(СО2)]

Подставляя в формулу значения Δf G0, получим:

Δf G0(реакции) = [2 * (-605,2 кДж/моль)] + [0 кДж/моль] — [2 * (-394,4 кДж/моль)]

Δf G0(реакции) = -1210,4 кДж/моль — (-788,8 кДж/моль)

Δf G0(реакции) = -421,6 кДж/моль

Отрицательное значение Δf G0(реакции) означает, что реакция происходит с выделением энергии и протекает спонтанно. Таким образом, кальций может гореть в атмосфере углекислого газа при стандартных условиях.

Пример использования:
Задача: Определить, может ли кальций гореть в атмосфере углекислого газа при стандартных условиях на основе реакции:
СО2 (г) + 2Са (к) = 2СаО (к) + С (графит).
Решение: Из расчета Δf G0(реакции) = -421,6 кДж/моль, мы можем сделать вывод, что горение кальция в атмосфере углекислого газа может происходить при стандартных условиях.

Совет: Для лучшего понимания данной темы, рекомендуется изучить термодинамические принципы и основы химических реакций. Понимание свободной энергии и ее значения влияет на протекание реакций и позволяет определить возможность горения и других химических процессов.

Упражнение: Рассчитайте Δf G0(реакции) для реакции между углекислым газом (СО2) и кальцием (Са), если даны следующие значения Δf G0: Δf G0(СО2) = -393,5 кДж/моль и Δf G0(СаО) = -604,9 кДж/моль. Ответ представьте с точностью до десятых.