题目
1500K时,含10%CO,90%CO2的气体混合物能否将Ni氧化成NiO?已知此温度下:_(1)+dfrac (1)(2)(O)_(2)=NiO _(1)+dfrac (1)(2)(O)_(2)=NiO_(1)+dfrac (1)(2)(O)_(2)=NiO _(1)+dfrac (1)(2)(O)_(2)=NiO_(1)+dfrac (1)(2)(O)_(2)=NiO _(1)+dfrac (1)(2)(O)_(2)=NiO
1500K时,含10%CO,90%CO2的气体混合物能否将Ni氧化成NiO?已知此温度下:



题目解答
答案
解:Ni氧化成NiO的反应方程式为


于是
=3599703J/mol
=3599703J/mol根据 

∴不能氧化
解析
步骤 1:确定反应方程式
根据题目,Ni氧化成NiO的反应方程式为:${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$。这个反应方程式可以由题目中给出的三个反应方程式通过适当的组合得到。
步骤 2:计算标准吉布斯自由能变化
根据题目中给出的三个反应方程式的标准吉布斯自由能变化,我们可以计算出反应${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$的标准吉布斯自由能变化。具体计算如下:
${{S}_{4}}^{\theta }=\Delta {{G}_{1}}^{\theta }+\Delta {G}_{2}^{\theta }-\Delta {G}_{3}^{\theta }$
$=-112050J\cdot {mol}^{-1}-242150J\cdot {mol}^{-1}-(-395390J\cdot {mol}^{-1})$
$=41190J\cdot {mol}^{-1}$
步骤 3:计算实际吉布斯自由能变化
由于题目中给出的气体混合物中CO和CO2的摩尔分数分别为10%和90%,因此我们需要计算实际吉布斯自由能变化。根据公式$G={{S}_{4}}^{\theta }+RT\ln Q$,其中$Q$为反应商,$R$为气体常数,$T$为温度。对于反应${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$,反应商$Q$为$\dfrac {[CO]}{[CO_{2}]}$,因此:
$G=41190+8.314\times 1500\times \ln \dfrac {1}{9}$
$=41190+8.314\times 1500\times \ln \dfrac {1}{9}$
$=41190+8.314\times 1500\times (-2.197)$
$=41190-27291$
$=13900J\cdot {mol}^{-1}$
步骤 4:判断反应能否发生
由于计算得到的吉布斯自由能变化$G$为正值,说明反应${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$在1500K时不能自发进行,因此含10%CO,90%CO2的气体混合物不能将Ni氧化成NiO。
根据题目,Ni氧化成NiO的反应方程式为:${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$。这个反应方程式可以由题目中给出的三个反应方程式通过适当的组合得到。
步骤 2:计算标准吉布斯自由能变化
根据题目中给出的三个反应方程式的标准吉布斯自由能变化,我们可以计算出反应${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$的标准吉布斯自由能变化。具体计算如下:
${{S}_{4}}^{\theta }=\Delta {{G}_{1}}^{\theta }+\Delta {G}_{2}^{\theta }-\Delta {G}_{3}^{\theta }$
$=-112050J\cdot {mol}^{-1}-242150J\cdot {mol}^{-1}-(-395390J\cdot {mol}^{-1})$
$=41190J\cdot {mol}^{-1}$
步骤 3:计算实际吉布斯自由能变化
由于题目中给出的气体混合物中CO和CO2的摩尔分数分别为10%和90%,因此我们需要计算实际吉布斯自由能变化。根据公式$G={{S}_{4}}^{\theta }+RT\ln Q$,其中$Q$为反应商,$R$为气体常数,$T$为温度。对于反应${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$,反应商$Q$为$\dfrac {[CO]}{[CO_{2}]}$,因此:
$G=41190+8.314\times 1500\times \ln \dfrac {1}{9}$
$=41190+8.314\times 1500\times \ln \dfrac {1}{9}$
$=41190+8.314\times 1500\times (-2.197)$
$=41190-27291$
$=13900J\cdot {mol}^{-1}$
步骤 4:判断反应能否发生
由于计算得到的吉布斯自由能变化$G$为正值,说明反应${V}_{1}+C{O}_{2}={N}_{1}O+CO$在1500K时不能自发进行,因此含10%CO,90%CO2的气体混合物不能将Ni氧化成NiO。