Главная » Просмотр файлов » задачи термодинамика, равновесие

задачи термодинамика, равновесие (1154109)

Файл №1154109 задачи термодинамика, равновесие (Задачи термодинамика, равновесие)задачи термодинамика, равновесие (1154109)2019-09-11СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла



ПРИМЕР. Рассчитать энтальпию реакции по данным теплотам сгорания Δс Н0298:

С2Н2(г) + Н2 (г) = С2Н4(г)

Табличные данные

вещество

С2Н2

Н2

С2Н4

Δс Н0298,

кДж/моль

-1299,63

-241,84

-1410,97





Dr Н°298 = Δс Н02982Н2) + Δс Н02982) – Δс Н02982Н4) =

(-1299,63) + (-241,84) – (1410,97) = -129,87 кДж





ЗАДАЧА. Рассчитать r H0298 и r H01000 реакции

С(к) + СО2(г) = 2СО(г),

считая изменение теплоемкости системы в данном температурном интервале равным нулю (∆r С0р= 0).

Решение:

rН0Т = ∆rН0298

По табличным данным находим:

Вещество Δf Н0298,кДж/моль

С(графит) 0

СО2 (г) -393,5

СО (г) -110,5

Δr Н0298 = 2Δf Н0298, СО г – Δf Н0298 Ск - Δf Н0298, СО2г =

= 2(-110,5) – 0 – (-393,5) = 172,5 кДж.

Δr Н0298 > 0  реакция эндотермическая.

ЗАДАЧА.

Определить ∆r H0298 реакции

С(к) + СО2(г) = 2СО(г) (1),

если известно:



(к) + О2(г) = 2СО(г) , ∆r H0298 = – 221 кДж (2)

2СО(г) + О2(г) = 2СО2(г) , ∆r H0298 = – 566,1 кДж (3)



Решение.

К термохимическим уравнениям можно применять любые

а лгебраические действия: ур.1 = ½ ур.2 – ½ ур.3

½(2С(к) + О2(г)) – ½(2СО(г) + О2(г)) = ½ · 2СО(г) – ½ · 2СО2(г)

r H01 = ½(∆r H02 r H03) = ½[ –221 – (–566,1)] = 172,5 кДж

ПРИМЕР



Ст + СО2,г® 2СОг ; DS0 = 87 Дж/К > 0

! увеличение объема системы





2,г + N2,г® 2NH3,г ; DS0 = 90 Дж/ < 0



! уменьшение объема системы



Alк + Sbк = AlSbк; DS0 = 1,1 Дж/К @ 0



! объем системы практически не изменяется



Задача. Рассчитать r S0Т реакции:



С(к) + СО2(г) = 2СО(г)



при 298 К и при 1000 К, считая r С0р= 0 в рассматриваемом температурном интервале.

Решение.

Вещество S0298,Дж/(моль.K)

С (графит) 5,74

СО2 (г) 213,68

СО (г) 197,54

Δr S0298 = 2 S0298, СО г - S0298,С к - S0298,СО2 г =

= 2(197,54) – 5,74 – 213,68 = 175,66 Дж/K.

r S01000 = r S0298 = 175,66 Дж/К

обратите внимание на размерность!



Расчет стандартной энергии Гиббса Δr G0

(все вещества находятся в стандартном состоянии)

1. По следствию из закона Гесса (используя справочные данные):

Δr G0298=∑νiΔf G0298, i продуктов-∑νjΔf G 0298, j исх веществ

2. По уравнению:

Δr G = ∆r H Tr S

при Т = 298 К

Δr G0298 = ∆r H0298 Tr S0298

принимая, что r С0р= 0, т.е. теплоемкость системы не изменяется при прохождении реакции



Δr G0Т = ∆r H0298 Tr S0298



Если вещества, участвующие в реакции, находятся в нестандартном состоянии расчет Δr G по уравнению изотермы Вант Гоффа:

для реакции

aA (г) + bB(г) + dD(к) = eE(г) + fF(г)



Δr GТ = r G0Т + RT ln

исходные относительные парциальные давления

газообразных веществ

= p атм/1 атм = p кПа/100 кПа = p Па/105 Па



! В уравнение изотермы Вант Гоффа входят только относительные парциальные давления газообразных веществ



Если относительные давления всех газов равны 1 (стандартное состояние), то Δr GТ = r G0Т



Δr G0298 ≠ Δr G0Т при Т отличной от 298 К



Δr G0298 , Δr G0Т не являются критериями направления или предела самопроизвольного протекания реакции в условиях отличных от стандартных

ЗАДАЧА.

Определите возможность самопроизвольного протекания реакции

С(к) + СО2(г) = 2СО(г)

при 298 К и 1000 К и стандартных состояниях всех компонентов (r Н0Т и ∆r S0T - не зависят от Т).



Решение. Возможность самопроизвольного протекания реакции определяется неравенством rG0T<0



r G0Т = ∆r H0Т - TrS0Т = ∆r H0298 - Tr S0298

r G0298 = 172,5 – 298 .175,66.10-3 = 120,15 кДж > 0 –

реакция в прямом направлении невозможна (энтальпийный фактор преобладает и не способствует самопроизвольному протеканию прямой реакции).



r G01000 = 172,5 – 1000.175,66.10-3 = -3,16 кДж < 0 - реакция в прямом направлении возможна (энтропийный фактор преобладает при высоких температурах и способствует самопроизвольному протеканию прямой реакции).





ЗАДАЧА.

При каком соотношении парциальных давлений газообразных компонентов реакции и 298 К

С(к) + СО2(г) = 2СО(г)

возможно ее протекание в прямом направлении?

Решение. Возможность самопроизвольного протекания реакции: Δr G298 < 0



По уравнению изотермы Вант-Гоффа:

ΔrG298 = rG0298 + RTln < 0.

120,15 + 8,31.10-3.298 ln < 0

ln < - 48,5 < 10-21

ЗАДАЧА.

Определить температурную область самопроизвольного протекания реакции:

С (к) + СО2 (г) = 2СО (г)

при стандартных состояниях компонентов.

Решение.

Реакция протекает самопроизвольно при стандартных состояниях компонентов (∆rH0 и ∆rS0 не зависят от температуры), если:

rG0Т = rH0298 - ТrS0298 < 0

(172,5 – Т.175,66.10-3) < 0 (размерность!)

Т > 982 К

Температурный интервал (из справочных данных):

С (графит) 298 – 2300 К

СО2 (г) 298 – 2500 К

СО (г) 298 – 2500 К 

искомая область температур: 982 ÷ 2300 К













ЗАДАЧА

Рассчитайте Кр и Кс реакции

С(к) + СО2(г) 2СО(г)

при 298 К и 1000 К. Сделайте вывод о выходе продукта реакции и определите знак энтальпии реакции.

Решение:

Кр = ; Кс =

r G0Т = –RT lnКр Þ Kp = exp(–G0Т /RT)



r G0298 = 120,15 кДж; ∆r G01000 = –3,16 кДж



Кр298 = exp(–120 · 103 / 8,31· 298) = ехр( –48,5) = 8 × 10–22

Kp1000 = exp(+3160 / 8,31 · 1000) = ехр(0,38) = 1,46

(обратите внимание на размерность!)

Кс = = = 0,018

ν = 2-1=1

- изменение числа молей газообразных веществ!

  • При 298 К: Кр ® 0 Þ в равновесной смеси практически отсутствуют продукты Þ смещение равновесия в сторону исходных веществ



  • При 1000 К: Кр > 1 Þ в равновесной смеси начинают преобладать продукты, их выход растет с Т

  • с Т значение Кр увеличивается Þ r H0 > 0



З

Для реакции (Р,Т = const): А(г) (г)

Кр = 0,02 при 400 К и Кр = 4,00 при 600 К.

Определите ∆r H0298, r S0298 и Кр при 800 К.



АДАЧА









Решение:

Пусть ∆rH0 и ∆rS0 не зависят от температуры

Составим систему из двух уравнений с двумя неизвестными (T1=400 K, T2=600 K):



r G0Т1 = ∆r H0298T1r S0298 = -RT1lnКр1

r G0Т2 = ∆r H0298T2r S0298 = -RT2lnКр2

x – 400y = -8,31.400 ln2.10-2

x – 600y = -8,31.600 ln4



х = r H0298 = 52833(Дж) = 52,833 кДж;

y = ∆r S0298 = 99,575 Дж/К.



ln = ln = ( )= 7,95; К800 = 56,55



ЗАДАЧА

Определите равновесное давление СО2 при Т = 990 К в реакции СаСО3(к) СаО(к) + СО2(г)

Решение:

Кр = рСО2,

Считаем, что ∆r H0 и ∆r S0 не зависят от Т:



r G0Т = ∆r H0298Tr S0298 = –RT lnКр



r H0298 = ∆f H0298 , СаО + ∆f H0298, СО2 – ∆f H0298, СаСО3 = 178,1кДж;

r S0298 = S0298,CаО+ S0298,СО2 - S0298, СаСО3 = 160,5 Дж/К



178,1 · 103 – 990 · 160,5= – 8,31·990 lnКр Þ Кр = 0,1

Кр = рСО2 / 105 = 0,1 Þ рСО2 = 104 Па

ЗАДАЧА

Определить равновесный состав системы

С(к) + СО2(г) 2СО(г)

Т= 1000 К Робщ = 2атм nисх, CO2 = 5 моль

Решение:

Реакция идет при P = const отличным от 1!

Kp =exp(- G0Т /RT)

Kp1000 = exp(+3160/8,31.1000)= ехр(0,38) = 1, 46

Компонент

С

СО2

2СО

Начальный состав, моль

-

5

0

Изменение состава, моль

-

х

2 x

Равновесный состав, моль

-

5 – x

2 x



Кр = = =

= = 1,46 х = 1,7 моль.

Равновесный: n(СО2) = 5 - 1,7 = 3,3

состав: n(СО) = 2×1,7 = 3,4.



ЗАДАЧА

Определите сравн СО2 и СО для реакции

С(к) + СО2(г) 2СО(г)

Т = 1000 К , Vсосудa = 2 л, mисх (СО2) = 44 г,

Рассчитайте, на сколько изменится давление в системе при равновесии по сравнению с исходным

Решение:

Реакция идет при V = const!

сСО2 = = = 0,5 моль/л; Кс, 1000 = 0,018

Таблица материального баланса:

Компонент

С

СО2

2СО

сисх, моль/л

-

0,5

0

Δс, моль/л

-

х

2 x

сравн, моль/л

-

0,5 – x

2 x











Кс = = = 0,018 Þ х = 0,0387 моль/л

сСО, равн = 2. 0,0387 = 0,0774 моль/л

сСО2, равн = 0,5 - 0,0387 = 0,4613 моль/л

Р0 = сRT = 0,5.0,082•1000 = 41атм

Рравн = (0,5 – х + 2х)RT = 44,173 атм Þ DР = 3,173атм

ЗАДАЧА

Как увеличить выход продуктов реакции

С(к) + СО2(г) 2СО(г)?

Решение:

Повысить выход продукта СО Þ

сместить равновесие вправо:



  • Т системы, т. к. r H0298 > 0



  • Рсистемы , т. к. прямая реакция идет с увеличением

числа молей газообразных веществ



  • РСО2 и РСО (выводить продукт из сферы реакции)







Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
86,73 Kb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов решённой задачи

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее