Тепловой эффект реакции Fe + ½ O2 = FeO , ΔН°Тср.= –263190 Дж. Упругость диссоциации монооксида железа при 1000 К равна

Упругость диссоциации оксида для реакций образования или термической диссоциации оксидов - это равновесное парциальное давление кислорода в системе, если считать общ. давление кислорода =1 атм. Но если принять, что в воздухе только 21% кислорода, т.е. при общ. давлении воздуха = 1 атм давление кислорода в нем составляет 0,21 атм, то равн. парц. давление кислорода = 4,079×10⁻²¹ / 0,21.

Константа равновесия реакции для гетерогенного процесса:
К=а(FeO)/(а(Fe) ∙ √р(О2))
К=а(FeO)/(а(Fe) ∙ √р(О2))
Если FeO и Fe являются чистыми веществами, т.е. в системе нет растворов, и если считать, что в воздухе 21% кислорода, то:
Кравн.=1/√р(О2)равн = √0,21/√(4,079×10⁻²¹) = 7,175×10^9 атм⁻½

Согласно принципу Ле Шателье, при прямой экзотермической реакции повышение температуры способствует протеканию в направлении обратной реакции - диссоциации оксида на металл и газообразный кислород. Поэтому с ростом температуры химическое сродство окисляемых элементов к кислороду и прочность их оксидов уменьшаются.

Т.о., при Т выше Травн. пойдет реакция разложения оксида на металл и кислород.

Т равн - темп., при кот. ΔG°=0.
ΔGº = – RT ln Kравн, поэтому ΔG°=0 при ln Kравн=0, т.е. при Kравн=1.

Kравн = k0∙е^–(ΔH/RT)
Если принять, что ΔН не изменяется с изменением температуры, то
(1/Т1 – 1/Т2)= ln(K2/K1)∙R/ΔН, или
1/Т2 = 1/Т1 – ln(K1/K2)∙R/ΔН = 1/Т1 + ln(K2/K1)∙R/ΔН
Т1=1000 К
K1= 7,175×10^9 атм⁻½
К2=1 атм⁻½
ΔН=–263190 Дж
1/Т2 = 1/1000 + ln(7,175×10^9)∙8,314/(–263190) = 2,831×10^-4 К⁻¹
Т равн. = Т2 = 1/9,925×10^4 = 3532 К
Т.о., чтобы монооксид железа начал разлагаться на воздухе на металлическое железо и кислород, нужно создать темп. выше 3532 К, из чего можно заключить, что в атмосфере воздуха термическая диссоциация монооксида железа практически не осуществима, так как для этого потребуется температура, которую нельзя получить в обычных условиях.