Уточнение деталей вопроса

Чем можно объяснить, что при стандартных условиях, невозможна экзотермическая реакция:
СО2 (г)+Н2 (г) ↔ СО (г)+Н2О (ж)?
Рассчитайте ΔG данной реакции. При каких температурах данная реакция становится самопроизвольной?

Ответ на вопрос

Невозможность экзотермической реакции между СО2 и Н2 при стандартных условиях (25°C и 1 атм) можно объяснить тем, что энергия связи в исходных веществах выше, чем в конечных. Для того, чтобы реакция произошла, необходимо добавить энергию в виде тепла или света.

Рассчитаем ΔG данной реакции: ΔG = ΔH — TΔS, где ΔH — изменение энтальпии, ΔS — изменение энтропии, T — температура в К.

ΔH = (-393.5) + 0 — (-110.5) — 0 = -283 кДж/моль

ΔS = (213.8) + (130.7) — (197.9) — 0 = 146.6 Дж/моль·К

ΔG = -283000 — (298)·146.6/1000 = -32700 Дж/моль

Для того, чтобы реакция стала самопроизвольной, ΔG должно быть отрицательным. При каких температурах это произойдет, можно рассчитать по формуле ΔG = -RTlnK, где R — универсальная газовая постоянная, T — температура в К, K — константа равновесия.

При 25°C (298 К) K = 0.042, что говорит о том, что реакция не происходит. При повышении температуры ΔG уменьшается, и при температуре около 1000 К реакция становится самопроизвольной.