材料の熱力学
1000℃で、4/3 Al + O₂ → 2/3 Al₂O₃ の ΔG° を −850 kJ/mol、4/3 Cr + O₂ → 2/3 Cr₂O₃ の ΔG° を −530 kJ/mol とする(どちらも O₂ 1 molあたり)。2/3 Cr₂O₃ + 4/3 Al → 2/3 Al₂O₃ + 4/3 Cr の ΔG° と、反応が進む向きの組み合わせとして正しいものはどれか。すべて純物質とする。
- A−320 kJ/mol で、アルミニウムが Cr₂O₃ を還元する向きに進む
- B+320 kJ/mol で、クロムが Al₂O₃ を還元する向きに進む
- C−1380 kJ/mol で、アルミニウムが Cr₂O₃ を還元する向きに進む
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正解:A. −320 kJ/mol で、アルミニウムが Cr₂O₃ を還元する向きに進む
求める反応は、Al₂O₃ の生成の式から Cr₂O₃ の生成の式を引いたもので、O₂ が消えます。ΔG° = (−850) − (−530) = −320 kJ/mol で負なので、アルミニウムが Cr₂O₃ を還元して金属クロムを生じる向きに進みます。エリンガム図で Al₂O₃ の直線が Cr₂O₃ の直線より下にあることに対応し、アルミノテルミット法で金属クロムをつくる原理です。+320 kJ/mol は引く順序を逆にして符号を誤った値で、Al₂O₃ のほうが安定なので、クロムが Al₂O₃ を還元することはありません。−1380 kJ/mol は、2つの ΔG° を足してしまった値です。