Услуга: Помогу вам сдать - КМ-3. Прикладные аспекты химической термодинамики. Контрольная работа

КМ-3

Расчетное задание

Расчет термодинамических параметров химической реакции при различных температурах с помощью приведенной энергии Гиббса и высокотемпературных составляющих энтальпии

1. Для данной реакции в приведенном температурном интервале (298, 500, 800, 1000 К) на основании справочных данных приведенной энергии Гиббса и высокотемпературных составляющих энтальпии определите значения ΔrG^o(T), ΔrH^o(T), ΔrS^o(T), Kp(T) и Kс(T).
2. Определите значения вышеперечисленных термодинамических параметров данной реакции без учета зависимости ΔrH^o (298) и ΔrS^o (298) от температуры.
3. Запишите выражения для констант равновесия Kp и Kс в зависимости от равновесных парциальных давлений и концентраций реагентов.
4. По полученным данным сделайте заключение о зависимости вышеперечисленных термодинамических параметров от температуры и смещении химического равновесия.
5. Определите погрешность в значениях термодинамических параметров без учета температурной зависимости.

Пример решения задачи:

Расчет изменения стандартной энергии Гиббса и константы равновесия химической реакций с помощью функций приведенной энергии Гиббса

Под стандартным приведенным термодинамическим потенциалом (приведенной энергией Гиббса) понимают функцию:

Ф⁰¢(Т) =-

и

G⁰(Т) -H ⁰(298)

T

0 0 0

где G (T) — стандартное значение энергии Гиббса при температуре T; H (0) и H (298)

— стандартные значения энтальпии при 0 и 298 К.

DG⁰(Т ) =DH ⁰(0) -T DФ⁰(Т )

DG⁰(Т ) =DH ⁰(298) -T DФ⁰¢(Т )

Связь между приведенным термодинамическим потенциалом реагентов и изменением стандартной энергии Гиббса при реакции устанавливается следующим образом:

DG⁰

(Т)=T

0

DG⁰(Т ) -DH ⁰(0)

T

+DH

⁰ (0)

где ∆H (0) — стандартный тепловой эффект реакции при 0 К.

₀ 1 æ DG⁰ (Т ) - H ⁰ (0)

DH ⁰ (0) ö 1 é ₀

DH ⁰ (0) ù

ln K

= - R ç T

+ T ÷ = R êDФ

(Т ) -

T

è ø ë û

Если в качестве базовой температуры выбран не 0 К, а 298 К, то уравнение примет вид:

₀ 1 æDG⁰(Т ) -H ⁰(298)

DH ⁰(298) ö1 é ₀ DH ⁰(298) ù

lnK

=-R çT + T ÷=R êDФ ¢(Т ) - T ú

èøëû

0 0

Значения высокотемпературных составляющих энтальпии [H (Т) – H (298)] и функций

G⁰(Т ) -H ⁰(0)

Ф⁰(Т ) =-

T

для большинства веществ приведены в справочнике.

0 0 0 0 0 0 0

ΔH (0) = ΔH (298) – Δ[H (298) - H (0)]

ΔH (0) = Σn

пр

Δ H (0)

f пр

– Σn

исх

ΔH(0)

f

исх

Пример

0

Определить стандартную константу равновесия K

p

для реакции

Решение

3H + N = 2 NH .

2 2 3

Рассчитаем стандартную константу равновесия этой реакции. Для этого:

0

1. Используя табличные данные для ∆H (0) отдельных веществ, вычислим, используя

первое следствие из закона Гесса, стандартный тепловой эффект реакции при 0 К:

0 0

1. 
   Используя табличные данные для Ф (T) отдельных веществ, вычислим ∆Ф (T) для температуры 773 К (используя приемы интерполяции):
2. Стандартная константа равновесия этой реакции:

lnK⁰= 1 é-192,42 +78454ù=-10,94

^p8,31êë773úû

0

Отсюда K

p

–5

= 1,78 · 10

Задание 2

«Термодинамические параметры химического процесса. Теплота сгорания топлива».

1. Напишите химические уравнения реакций горения газовых составляющих заданной топливной смеси.
2. Рассчитайте, сколько теплоты можно получить при сжигании заданного объема топливной смеси заданного состава (объемные %), условия считать нормальными.
3. Рассчитайте удельную теплоту сгорания конкретного (по вариантам) газового топлива QT, кДж/м³. Рассчитайте минимальный объем этого топлива для получения 100 МДж теплоты:
4. Вар. 1-4: этан С2Н6;
5. Вар. 5-8: пропан С3Н8;

3) Вар. 9-13: бутан С4Н8

4). Вар. - все остальные с 14: гексан С6Н14.

1. ДлязаданногоВам газового топлива (см. п.3, по вариантам) рассчитайте энергию Гиббса

DrG⁰Т и константу равновесия Кр реакции сгорания при стандартном состоянии и температурах 298 К, 500 К, 800 К, 1000 К с учетом зависимости Dr H⁰Т и Dr S ⁰Т от температуры при постоянной величине удельной теплоемкости веществ ср=const . Постройте график зависимости Кр= f (Т ), сделайте вывод о влиянии температуры на выход продуктов.

Таблица 2

Исходные данные к задаче 2

Курс Основы водоподготовки и физическая химия (ИДДО ОВИФХ-Б-5-1-Экз)
Тютрина Светлана Владленовна