Запишите уравнения следующих реакций, а затем выражения для их констант равновесия. Оцените температурный интервал устойчивости продуктов и реагентов на поверхности Земли (P = 1 бар). В расчёте примите приближение rCp = 0:
Mgn + Q En + CO2
Решение
Уравнение реакции:
2MgCO3 + 2SiO2 → Mg2Si2O6 + 2CO2
В выражение для константы равновесия реакции следует включить только газообразные компоненты:
К = р2(CO2), где р(CO2) – парциальное давление газа CO2 в системе (в бар)
Следует найти такие условия (пары значений T и pCO2), при которых реакция находится в равновесии : rGT,P = 0
Рассчитаем изменение функции Гиббса реакции при стандартных условиях (298 К, 1 бар) (данные взяты из Приложения 1)
rG298 = Gпродукты Gреагенты
rG298 = {fG298o(Mg2Si2O6) + 2fG298o(CO2)} {2fG298o(MgCO3) + 2fG298o(SiO2)}
rG298 = {-1457940 + 2(-394370)} {2(-1029480) + 2(-856290)} =
= -2 246 680 + 3 771 540 = 1 524 860 Дж
Полученное значение rG298 > 0, следовательно, при стандартных условиях протекание реакции в прямом направлении термодинамически запрещено, и устойчивым являются реагент (минерал Mgn)
.
Изменение энтропии в результате реакции найдем по тому же алгоритму:
rS298 = Sпродукты Sреагенты
rS298 = {fS298o(Mg2Si2O6) + 2fS298o(CO2)} {2fS298o(MgCO3) + 2fS298o(SiO2)}
rS298 = {67,77 + 2 ∙ 213,79} {2 ∙ 65,09 + 2 ∙ 41,46} = 495,35 - 213,1 = 282,25 Дж/К
Величина rS298 > 0, следовательно, увеличение температуры будет смещать равновесие реакции в сторону продуктов