166026 (Тепловые эффекты химических реакций), страница 2

где n — число измерений. При использовании данных таблицы получим:

2. Из полученных уравнений рассчитываем среднюю теплоту испарения и возгонки:

.

Теплоту плавления вещества в тройной точке найдем по закону Гесса:

Нпл = Нвозг – Нисп = 68716,04−38776,49=29939,55 Дж/моль.

3. Вычислим dT/dp в тройной точке из уравнения:

Координаты тройной точки определяем совместным решением уравнений:

Ттр.т = 281 К; Ртр.т = 2289,5 Н/м².

4. На рис. 4 приведены кривые зависимостей давлений насыщенного пара от температуры для твердого и жидкого вещества, рассчитанные по уравнениям . Эти линии определяют параметры фазовых равновесий «тв газ» и «ж газ». При имеющейся информации линию фазовых равновесий «тв ж» проводим с учетом углового коэффициента этой линии в тройной точке

,

который считается независящим от давления (температуры). Получается практически вертикальная линия с неуловимым наклоном вправо. На диаграмме представлены исходные экспериментальные данные.

5. Температуру плавления вещества при давлении вычислим по формуле:

Отсюда

Рис. 2. Температурная зависимость давлений насыщенного пара для твердого и жидкого вещества

Нормальную температуру кипения вещества оценим, подставив в уравнение . Получим

6. Изменение термодинамических функций для процесса равновесной возгонки 1 моля вещества при условиях трехфазного равновесия составят:

Энергии Гиббса
Энергии Гельмгольца
Энтальпии
Внутренней энергии

Самостоятельная работа № 3

Вариант № 8

1. Выразить и через равновесное число молей продукта х, если исходные вещества А и В взяты в стехиометрических количествах при общем давлении равновесной газовой смеси Р и температуре Т, К;

2. Рассчитать и при 300 К, если

3. Вычислить равновесное количество вещества С при давлении в равновесной системе и рассчитайте степень превращения вещества А и В.

A + B = 3C

Решение:

А	В	3С

1) , что говорит о том, что смесь неравновесная

Равновесные парциальные давления определим по закону Дальтона:

;

;

где - общее давление. Закон действующих масс для данной реакции запишется так:

Константу находим из соотношения:

2) Расчет и при заданной температуре, давлении и известном значении х

3) При изменении давления изменяется параметр х, температура остаётся неизменной, значение не меняется.

молей

Равновесное количество вещества равно:

молей

Рассчитаем степень превращения веществ А и В:

, условие выполнено.

Самостоятельная работа №4

Вариант № 8

Гетерогенная реакция между веществами А и В (табл. 1) протекает при постоянной температуре Т;

1. определите стандартное сродство веществ А и В при 298 К;

2. вычислите константы равновесия и при температуре Т;

3. определите количество прореагировавшего твёрдого вещества А, если объём системы V м³, а исходное давление газа В равно Р₁, объёмом твердой фазы можно пренебречь;

4) определите изменение энергии Гиббса, для начала реакции, если исходное давление газообразных веществ В и С соответственно равны Р₂ и Р₃, реакция протекает при температуре Т, К идеально обратимо.

Таблица 1

Реакция	Т, К	Па	Па	Па	м3
	773	10	705	800	2

Решение:

1) Вычисление стандартного сродства веществ А и В при 298 К;

2)Вычисление констант равновесия и при температуре 773 К.

Вещество		, Дж/моль∙К			Температурный интервал
	0	16,86	4,77	– 8,54	298…2500
	0	31,46	3,39	– 3,77	298…3000
	-110,53	28,41	4,10	– 0,46	298…2500
	-	28,41	4,10	– 0,46	298…2500
	-	48,32	8,16	12,31	298…2500
	-9,47	– 19,91	–4,06	–12,77	298…2500

Константу равновесия можно найти из соотношения:

3)Определение количества прореагировавшего твёрдого углерода, если объём системы м³, а исходное давление газа равно

Па

, что говорит о том, что смесь неравновесная

		2

,

Равновесные парциальные давления определим по закону Дальтона:

;

;

где - общее давление. Закон действующих масс для данной реакции запишется так:

С учетом того, что углерода расходуется в 2 раза больше, чем кислорода, то количество прореагировавшего углерода составит 0,005 молей.

4) Определение изменения энергии Гиббса для начала реакции

Самостоятельная работа № 5

Вариант 8

Зависимость константы равновесия реакции от температуры (табл. 9) выражается уравнением коэффициенты a, b, c и d приведены в табл. 1, давление выражено в Паскалях:

1. определите константу равновесия реакции при Т, К;

2. постройте график зависимости в интервале температур от (Т – 100) до (Т + 100) К;

3. укажите, как изменяется константа равновесия при повышении температуры;

4. определите тепловой эффект реакции при Т, К;

5. сопоставьте тепловой эффект, вычисленный в п. 4, с тепловым эффектом, вычисленным по закону Кирхгофа при температуре Т, К;

6. определите стандартное сродство реагирующих веществ при температуре Т, К.

Реакция (А)	К	Т, К
		500

Таблица 1

a	b	c	d
– 4600	0,623	– 0,001 02	17,776

Решение:

1)Определение константы равновесия при 500 К.

Заменяем десятичный логарифм натуральным, для чего умножаем обе части уравнения на .

Подставляем значение Т в полученное уравнение:

2)Построение графика зависимости в интервале температур от 400 до 600 К;

400	7,489	475	9,724	550	10,558
425	8,156	500	9,747	575	10,908
450	8,747	525	10,173	600	11,228

3) Константа равновесия при повышении температуры увеличивается. Принимаем Т=1000К и повторяем расчет. Функция экспоненты в степени х является возрастающей, значит чем больше значение логарифма функции, тем больше сама функция.

4)Определение стандартного теплового эффекта при Т=500К

5)Сопоставление теплового эффекта, вычисленного в п. 4, с тепловым эффектом, вычисленным по закону Кирхгофа при температуре 500 К;

Сначала вычисляем стандартный тепловой эффект при 298 К.