close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

11 Практичне завдання

код для вставкиСкачать

Практичне завдання
Для заданої реакції і температури: а) обчислити константу рівноваги і розрахувати рівноважні концентрації; б) вибрати склад відновної газової фази.
Для вирішення практичного завдання скористаємося методом ентропії розрахунку константи рівноваги хімічних реакцій.
Для розрахунку хімічних реакцій використовують поняття про хімічний потенціал:
(1)
Ентропійний метод розрахунку заснований на наступному:
Зміну ентальпії та ентропії реакції обчислюємо за формулами:
Приведені рівняння показують, як може змінюватися внутрішня енергія і ентропія довільної речовини при зміні її температури. У реакції беруть участь різні речовини і для кожної з них, залежно від наявності або відсутності модифікаційних і агрегатних перетворень, залежність внутрішньої енергії або ентропії від температури може виражатися різними рівняннями. Наприклад, якщо яка-небудь речовина не зазнає жодних змін в інтервалі температур від 298 до Т, то для такої речовини:
відповідно
В разі, якщо речовини зазнають зміни в інтервалі температур від 298 до Т, величини можна знайти таким чином:
Розглянемо якісний приклад:
Отже, бачимо, що лише одна речовина-учасник реакції зазнає перетворення при , це означає, що весь інтервал розрахунку розбиваємо на два проміжки: від до та від до шуканої температури. Отримуємо:
Оскільки теплоємність кожної речовини залежить від температури, таким чином , то та знаходяться для кожного температурного інтервалу з врахуванням тих значень і коефіцієнтів , які справедливі для речовин в заданому інтервалі:
де де Підінтегральні вирази в рівняннях та в загальному випадку беруться так:
знаходимо, використовуючи закон Гесса, як різницю теплот утворення речовин-продуктів та речовин, які вступають в реакцію.
Якщо в реакції бере участь проста речовина, то теплота його утворення ΔHº=0 знаходимо, як різницю абсолютних ентропій речовин-продуктів і речовин, які вступають в реакцію.
Отже, обчислюємо та, потім за рівнянням (1) знаходимо , потім з рівняння Знаходимо константу рівноваги.
Значення константи рівноваги залежить лише від природи речовин і температури та не залежить від початкового стану системи. Величина константи рівноваги показує, наскільки сильно зміщується в ту або іншу сторону стан системи після протікання процесу: яких речовин буде багато, яких мало, або вміст їх в системі буде рівноважним.
Для заданої реакції константа рівноваги виражена:
;
звідки; .
Для вибору складу відновної газової суміші керуємося простим правилом: відновна суміш для відповідного оксиду повинна містити більшу долю газу-відновника (СО або Н2), ніж ту, яка відповідає рівноважному стану при заданій температурі.
ПРИКЛАД. Дана реакція Т = 1100 К
РІШЕННЯ. Скористаємося довідковими даними і представимо термодинамічні властивості речовин-учасників реакції у вигляді таблиці. 1 Таблиця 1 - Термодинамічні властивості речовин-учасників реакції
Речовина
ФазаН2
Г-130,5827,723,39---Н2О
Ж286,0369,946,930,02-37340,90Г--90,9----Fe3O4
ТВ1122146,651,836,78- 1,591870-FеO
ТВ266,754,038,8120,10-164131,4Ж--60,7--2700230,0 Константу рівноваги і рівноважні концентрації знаходимо за допомогою рівнянь:
Обчислюємо за рівнянням:
Як показують табличні дані, з однією з речовин у вказаному інтервалі температур відбувається агрегатне перетворення - вода при 373 К переходить з рідкого в пароподібний стан. Тому формули для розрахунку зміни ентальпії і ентропії реакції набувають вигляду:
Тепловий ефект при 298 К обчислюємо як різницю між теплотою утворення речовин продуктів і речовин , які вступають у хімічну реакцію:
Величину знаходимо як різницю абсолютних ентропій речовин учасників реакції:
Обчислюємо різницю теплоємкостей для реакції:
Інтервал температур: 298 - 373 К:
Інтервал температур 373-1100 К:
Знаходимо тепловий ефект реакції:
Обчислюємо зміну ентропії реакції:
Визначаємо зміну енергії Гіббса для заданої реакції:
Обчислюємо константу рівноваги:
Вибираємо газову суміш для відновлення, в якій вміст відновника вище ніж в рівновазі й складає 40% Н2 та 60% Н2О.
Документ
Категория
Разное
Просмотров
33
Размер файла
367 Кб
Теги
завдання, практична
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа