Для реакции MgCO3(K) = MgO(K) + CO2(Г) определите возможное направление самопроизвольного течения реакции при стандартных условиях и при температуре
t =6270C, если тепловой эффект до заданной температуры не изменится.
Укажите: а) выделяется или поглощается энергия в ходе реакции; б) причину найденного изменения энтропии. Рассчитайте температуру, при которой устанавливается равновесие и происходит смена знака G.

Для определения возможного направления самопроизвольного течения реакции необходимо рассмотреть изменение свободной энергии Гиббса (ΔG) при стандартных условиях и при температуре T.

При стандартных условиях ΔG вычисляется по формуле:

ΔG° = ΣnΔG°f(продукты) - ΣmΔG°f(реагенты)

где ΔG°f - стандартная энергия Гиббса образования соответствующих веществ, n и m - коэффициенты стехиометрического уравнения реакции.

Для данной реакции:

ΔG° = ΔG°f(MgO) + ΔG°f(CO2) - ΔG°f(MgCO3)

Знак ΔG° показывает, в каком направлении протекает реакция:

- ΔG° < 0 - реакция протекает вправо (в сторону образования продуктов);

- ΔG° > 0 - реакция протекает влево (в сторону образования реагентов);

- ΔG° = 0 - реакция находится в равновесии.

При температуре T ΔG вычисляется по формуле:

ΔG = ΔG° + RTln(Q)

где R - универсальная газовая постоянная, T - температура в К, Q - отношение концентраций продуктов к концентрациям реагентов.

При температуре T реакция протекает в сторону уменьшения ΔG. Если ΔG < 0, то реакция протекает вправо, если ΔG > 0, то реакция протекает влево, а если ΔG = 0, то реакция находится в равновесии.

При снижении температуры T ΔG увеличивается, поэтому направление самопроизвольного течения реакции будет зависеть от знака ΔH (теплового эффекта реакции). Если ΔH < 0, то реакция выделяет тепло и самопроизвольно протекает вправо при снижении температуры. Если ΔH > 0, то реакция поглощает тепло и самопроизвольно протекает влево при снижении температуры.

Чтобы рассчитать температуру, при которой устанавливается равновесие и происходит смена знака ΔG, необходимо использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH - TΔS

При смене знака ΔG ΔS также меняет знак. Поэтому необходимо вычислить изменение энтропии реакции (ΔS) и тепловой эффект реакции (ΔH).

Для расчета ΔS можно использовать таблицы стандартных энтропий (S°) веществ:

ΔS° = ΣnS°(продукты) - ΣmS°(реагенты)

Для данной реакции:

ΔS° = S°(MgO) + S°(CO2) - S°(MgCO3)

Для расчета ΔH можно использовать тепловой эффект реакции при стандартных условиях:

ΔH° = ΣnΔH°f(продукты) - ΣmΔH°f(реагенты)

Для данной реакции:

ΔH° = ΔH°f(MgO) + ΔH°f(CO2) - ΔH°f(MgCO3)

При смене знака ΔG выполняется условие:

ΔH/T = ΔS

Температуру, при которой устанавливается равновесие и происходит смена знака ΔG, можно найти, выразив T через ΔH и ΔS:

T = ΔH/ΔS

Ответы на вопросы:

а) В данной реакции выделяется энергия, так как ΔH < 0.

б) При изменении температуры энтропия реакции меняется из-за изменения концентраций продуктов и реагентов. При снижении температуры реакция идет в сторону уменьшения энтропии, так как молекулы прод