S-19 : MnO(s) 환원반응은?

문: MnO(s)가 고체 카본에 의해 환원되어 Mn(s)이 생성되는 반응이 1200도에서 평형에 도달할 때, pco, pco2 및 po2를 Ellingham에서 구하면?

해)

2Mn + O2 = 2MnO            ------(1) 의 자유에너지 선과

2C + O2 = CO2                 ------(2) 의 표준자유에너지의 선의 교차점 온도 1428도에서는 -> 반응 (1)+(2) 반응

2MnO + 2C = 2Mn + 2CO   ------(3) 의 표준자유에너지 변화는 "0"

1428도 온도에서는 -> MnO-Mn-C-CO 계의 평형 CO분압 1기압(표준상태)이다.

2C + O2 = 2CO 표준자유에너지 선을 이선과 0K선과 교점을 중심으로 -> 시계방향으로 회전시켜

1200도 에서

2Mn + O2 = 2MnO의 표준자유에너지선과 교차하는

2C + O2 = 2CO 의 자유에너지 선을 끌어낸다.

bc선은 RTln pCO2에 동일하다.

하지만,

ab는 1473K에 있어서 반응 -> 2Mn + O2 = MnO의 자유에너지 △GºMnO 이며,

ac는 1473K에 있어서 반응 -> 2C + O2 = 2CO의 자유에너지 △GºCO 이기 때문에

△GºMnO = ab, △GºCO = ac, RTln Pco2 = cb

△GºMnO = ab = ac + cb

△GºCO + RTln Pco2 의 관계가 됨

△GºMnO = -132 640, △GºCO = -115 100, T = 1473도 인 경우는 ?

log Pco = (△GºMnO -  △GºCO) / (2x2.303 RT)

= {(-132 640) - (-115 100)} / (2x4.575x1473)

= -1.301

Pco = 5x10^(-2)atm

B의 Pco / Pco2 의 선은

Pco / Pco2 = 2.29x10^(4)

Pco2 = Pco/2.29x10^(4)

= {(5x10^(-2)}/(2.29x10^(4))

= 2.19x10^(-6)atm

A의 Po2 는

Po2 = 2x10^(-20)atm 이된다.