1598085825-1bc3bed23bc79a40a3c5dbd161b3da14 (805570), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Как побочная может при этих условиях( особенно при уменьшении давления или увеличении температуры) реакция образования формальдегида

CO + H₂ CH₂О_(газ)

Выведите уравнение зависимости теплового эффекта каждой реакции от температуры.

Сравните тепловые эффекты реакций при одинаковых температурах и оцените влияние температуры для каждой реакции.

Оцените применимость приближений _rC_p⁰=0 и _rC_p⁰(T)=_rC_p⁰(298) для расчета тепловых эффектов.

Решение.

Расчет будем вести по уравнению (2.13):

_rH ⁰(T)=H₀ + a*T + b*T²/2 + c*T³/3 - c^//T (2.13)

Необходимые для расчета справочные данные [1] сведем в таблицы.

Произведение матрицы термодинамичеческих характеристик на вектор-столбец стехиометрических коэффициентов даст вектор-столбец изменений термодинамических характеристик в ходе реакции:

Подставив полученные значения в

H ⁰=_rH ⁰(298) - a*298 - b*298²/2 + c*298³/3 + c^//298, найдем H⁰=74401,2

Тогда зависимость теплового эффекта реакции синтеза метанола в интервале температур 298-1000К (именно в таком интервале справедливы одновременно температурные зависимости теплоемкостей всех участников реакции) описывается соотношением:

_rH ⁰(Т)=-74401,2 – 67,69Т – 47,29*10^-3T² – 31,04*10^-6T³ + 0,54*10⁵/T, Дж/моль

Проведем аналогичные расчеты для реакции синтеза формальдегида

CO + H₂ CH₂О_(газ)

Тогда

И, рассчитав предварительно значение H⁰=3655,0, получим зависимость теплового эффекта реакции синтеза метанола от температуры (справедлива в интервале температур 298-1500К):

_rH ⁰(Т)=3655,0 – 37,47Т – 25,51*10^-3T² – 5,2*10^-6T³ + 0,04*10⁵/T, Дж/моль

Сравним теперь тепловые эффекты исследуемых реакций при одинаковых температурах, рассчитав их значения по найденным уранениям. Полученные данные сведем в таблицу.

Сравнив представленные данные, отметим, что в рассматриваемом температурном интервале средний температурный коэффициент для реакции синтеза метанола составляет –50,3Дж/К, а для реакции синтеза формальдегида –11,6Дж/К.

Однако, тепловой эффект первой реакции увеличивается в 1,39 раза( т.е. на 39%), а во второй реакции в 2,5 раза.

Этот эффект объясняется тем, что значение _rH ⁰(298) реакции синтеза метанола значительно (почти в 17 раз) выше, чем в реакции синтеза формальдегида. Поэтому величина слагаемого, учитывающего изменение теплоемкости при увеличении температуры в первой реакции, вносит меньший вклад в величину энтальпии реакции.

Оценим теперь применимость приближений.

Очевидно, что приближение _rC_p⁰=0 и _rН_p⁰(298)=_rН_p⁰(Т), как это следует из сравнения данных таблицы, может быть использовано только в очень узком интервале температур и с очень грубым приближением.

Рассмотрим теперь приближение

_rC_p⁰(T)=_rC_p⁰(298) и _rH ⁰(T)=_rH ⁰(298) + _rC_p⁰(298)(Т-298)

Необходимые для расчета данные [1]:

И _rH ⁰(Т)= - 42,67*10^-3 (Т-298), кДж/моль

Сопоставим при одинаковых температурах расчеты _rH ⁰(Т), сделанные по (2.13), с расчетами в приближении _rC_p⁰(T)=_rC_p⁰(298)

Проведем аналогичное сопоставление для реакции синтеза формальдегида:

и _rH ⁰(Т)= - 22,58*10^-3 (Т-298), кДж/моль

Сопоставление значений _rH ⁰(Т) по (2.13)_rH ⁰(Т) в приближении _rC_p⁰(T)=_rC_p⁰(298) приведено в таблице.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что приближение _rC_p⁰T=_rC_p⁰298при расчетах температурной зависимости реакции, сопровождающихся большим выделением или поглощением тепла, действительно оказывается приемлемым.

Однако следует помнить, что определение теплового эффекта с ошибкой 5-10КДж/моль делает величину _rH⁰T неинформативной при расчете значения константы равновесия.^

И еще одно замечание: какова ошибка при использовании приближения – остается неизвестно, пока не проведем точный расчет.

Константа равновесия K_p= e^-_r^Ho(T)/RT e^-_r^So(T)/R поэтому , если значение _rH⁰Tпри некоторой температуре определено с точностью до 5 КДж/моль, то отношение K_p(точн)/K_{p(прибл)}=e^(5000/RT)изменяется от e^2 при 298K до e^0,6 при 1000K.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)