166026 (Тепловые эффекты химических реакций)
Описание файла
Документ из архива "Тепловые эффекты химических реакций", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166026"
Текст из документа "166026"
Самостоятельная работа № 1
Вариант № 8
1.Вывести аналитическую зависимость теплового эффекта (Дж) реакции от температуры Т:
Стандартный тепловой эффект и уравнение зависимости из приложения 1.
2.Вычислить тепловой эффект при температуре Т=500 К.
3.Построить графики зависимости:
и - в том интервале температур, для которого справедливо выведенное уравнение зависимости
4.Определить графически как при и сравнить полученный результат с рассчитанным по формуле
Решение.
Таблица 1
Вещество |
| , Дж/моль∙К | Температурный интервал | ||
|
|
| |||
| -601,49 | 48,98 | 3,14 | -11,44 | 298…3000 |
| -241,8 | 30,0 | 10,71 | 0,33 | 298…2500 |
| -924,6 | 46,99 | 102,85 | - | 298…541 |
| - | 78,98 | 13,85 | -11,11 | 298…541 |
| - | 46,99 | 102,85 | - | 298…2500 |
| -16,9 | 31,99 | -89 | -11,11 | 298…2500 |
| 81,3 | - | - | - |
Из данных, приведенных в таблице, получаем:
Проверяем
С учетом последнего выражения найдем интегрированием уравнения Кирхгофа в пределах от 298 до Т (Т 1000):
Результаты расчетов по уравнениям представлены в табл. 2.
Таблица 2
T, К | , Дж/К | , Дж/К | , Дж/К | , Дж |
300 | 70,791 | 77,760 | -6,969 | 81060 |
325 | 72,963 | 80,331 | -7,368 | 80880 |
350 | 74,758 | 82,903 | -8,145 | 80690 |
375 | 76,273 | 85,474 | -9,201 | 80470 |
400 | 77,576 | 88,046 | -10,47 | 80220 |
425 | 78,715 | 90,618 | -11,903 | 79440 |
450 | 79,726 | 93,189 | -14,74 | 79620 |
475 | 80,635 | 95,761 | -15,126 | 79260 |
500 | 81,461 | 98,332 | -16,871 | 78860 |
525 | 82,222 | 100,90 | -18,678 | 78410 |
541 | 82,667 | 102,55 | -19,883 | 77920 |
На рис. 1 и 2 представлено изменение ; и в зависимости от температуры, а также определение при Т1 = 310 К.
Строим графики зависимостей:
и
Определяем графически , как при и сравниваем полученный результат с рассчитанным по формуле
по модулю
Самостоятельная работа № 2
Вариант № 8
В таблице 1 для некоторого чистого вещества приведены молекулярная масса (кг/кмоль), плотности в твердом и жидком состояниях ( и в кг/м3) при температуре трехфазного равновесия (тройная точка), и экспериментальные данные [2] по упругости паров над твердым и жидким веществом при разных температурах. Необходимо:
-
по графикам зависимостей от или аналитически рассчитать численные значения постоянных коэффициентов в интегральных уравнениях Клаузиуса — Клапейрона
2) вычислить средние для исследованных интервалов температур теплоты испарения, возгонки и плавления; определить координаты тройной точки (параметры трехфазного равновесия);
3) вычислить величину , характеризующую наклон линии фазового равновесия " " в тройной точке;
4) построить диаграмму фазовых равновесий вещества;
5) вычислить температуру плавления вещества при заданном внешнем давлении Р (Па) и оценить нормальную температуру кипения;
6) рассчитать изменение внутренней энергии, энтальпии, свободных энергий Гиббса и Гельмгольца для процесса равновесной возгонки 1 моля вещества при температуре тройного равновесия.
Таблица 1
Вариант | Твёрдое состояние | Жидкое состояние | Условия | ||||
|
| ||||||
8 | 276,6 278,2 279,2 280,2 281,4 | 1413 1706 1879 2066 2372 | 277,2 279,2 281,4 283,2 285,2 288,7 | 1826 2082 2372 2626 2932 3279 | ; ; ;
|
Решение:
1. Интегрирование уравнения Клаузиуса — Клапейрона в предположении постоянства теплот испарения и возгонки , дает выражения:
потенцирование, которых приводит к зависимости в явном виде давлений насыщенных паров от температуры:
Графики линейных зависимостей от представлены на рис. 3 по данным, приведенным в табл. 5.
По положению прямых на рис. 3 возможно графическое определение постоянных А и В в уравнениях . После чего теплоты испарения и возгонки можно определить из соотношений: и . Такие расчеты связаны с ошибками из-за достаточно произвольного проведения прямых линий по экспериментальным точкам.
Для более точного аналитического расчета параметров уравнения Клаузиуса — Клапейрона воспользуемся методом наименьших квадратов. Постоянные А и В уравнения , где и , можно рассчитать из известных соотношений:
Таблица 5
Равновесие твёрдое вещество — газ | |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 | 1413 | 7,2535 | 276,6 | 0,00361 | 1,30010–5 | 0,0261 | 1421 |
2 | 1706 | 7,4419 | 278,2 | 0,00359 | 1,28810–5 | 0,0267 | 1687 |
3 | 1879 | 7,5385 | 279,2 | 0,00358 | 1,28110–5 | 0,0271 | 1877 |
4 | 2066 | 7,6334 | 280,2 | 0,00356 | 1,26710–5 | 0,0274 | 2086 |
5 | 2372 | 7,7715 | 281,4 | 0,00355 | 1,26010–5 | 0,0279 | 2365 |
n = 5 | 37,6388 | 0,01789 | 6,396∙10–5 | 0,1352 |
Равновесие жидкость — газ
i |
|
|
|
|
|
|
|
1 | 1826 | 7,50988 | 277,2 | 0,00360 | 1,29610–5 | 0,0270 | 1836,324 |
2 | 2082 | 7,64108 | 279,2 | 0,00358 | 1,28110–5 | 0,0273 | 2071,554 |
3 | 2372 | 7,77148 | 281,4 | 0,00355 | 1,26010–5 | 0,0275 | 2360,579 |
4 | 2626 | 7,87321 | 283,2 | 0,00353 | 1,24610–5 | 0,0277 | 2622,843 |
5 | 2932 | 7,98344 | 285,2 | 0,00350 | 1,22510–5 | 0,0279 | 2943,963 |
6 | 3279 | 8,09529 | 288,7 | 0,00346 | 1,19710–5 | 0,0281 | 3589,551 |
n = 6 | 46,874 | 0,02122 | 7,51110–5 | 0,1655 |