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

Текст из файла (страница 8)

Задача 2.3.6.

При взаимодействии гидроксида натрия с оксидом кремния образуется метасиликат натрия, используемый в качестве компонента шихты в производстве стекла: 2NaOH + -SiO2Na2SiO3 + H2O определите тепловой эффект реакции в интервале температур 298 – 1000K.

Решение.

Прежде всего выясним, имеют ли место фазовые превращения реагентов в исследуемом интервале температур: по данным [1] при 596K происходит плавление NaOH

-NaOH  NaOH_(жидк); H_пл⁰=6,36КДж/моль

и при 846K модификационное превращение

-SiO₂-SiO₂; H⁰()=0,63 КДж/моль.

Плавление Na2SiO3 осуществляется при 1361K, т.е. за пределами исследуемого интервала температур.

Что происходит с водой при таких температурах – ясно без справочника.

Наличие фазовых переходов усложняет расчеты по (2.13), поэтому целесообразно использовать соотношение (2.14):

rH0T=rH0298+r H0T-H0298, (2.14)

где r H0T-H0298=i(i(H0T-H0298))i)прод-j(j(H0T-H0298))j)исх;

i,j – стехиометрические коэффициенты i,j-ых веществ.

Необходимые для расчета данные [1] сведём в таблицу:

Таблица термодинамических характеристик представляет из себя матрицу вида: ((H⁰T_i-H⁰298))_jk)_(m,n), ((H⁰T)_i-H⁰298))_jk)_(m,n) где i = 1,m – число строк матрицы, т.е. число значений, которые “пробегает” температура, k = 1,n – число участников реакции.

Поэтому значения_rH⁰(298) и _r H⁰T-H⁰298) будем искать как произведение матрицы термодинамических характеристик и вектора столбца стехиометрических коэффициентов:

Напомним, что стехиометрические коэффициенты исходных веществ берут со знаком “-” ; отметим ещё раз, что в системе Mathcad предусмотрены матричные операторы, предназначенные для проведения различных действий над матрицами и векторами. Вам удобней (и привычней) использовать для расчетов (2.14) – используйте.

И окончательно в соответствии с

_rH⁰T=_rH⁰298+_r H⁰T-H⁰298

получаем:

Резкий скачок в значении _rH⁰T при температуре 500 – 600К обусловлен плавлением NaOH. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при наличии фазовых или модификационных переходах приближения _rC_p⁰T=и_rC_p⁰T=_rC_p⁰298для расчета тепловых эффектов недопустимы.

Задача 2.3.7.

Проследите влияние температуры на теплоту испарения воды в интервале температур 298 – 380K и стандартных условиях.

Решение.

Поскольку интервал температур достаточно узок, при расчете будем использовать приближение_rC_p⁰T=_rC_p⁰298и_rH⁰T=_rH⁰298 + _rC_p⁰T298

Найдем [1] необходимые для расчета данные:

Отметим прежде всего, что искомое уравнение будет адекватно описывать изменение теплового эффекта процесса от температуры в интервале температур 298 – 380К.

Рассчитаем изменение энтальпии и теплоемкости:

_rH⁰298=_fH⁰ H₂O,жидк + _fH⁰ H₂O,газ

_rC_p⁰298=C_p⁰ H₂O,жидк - C_p⁰ H₂O,газ

Подставляя табличные значения теплот образования и теплоемкостей, получим:

_rH⁰298=56,44 – 41,69*10^-3Т,КДж/моль.

После подстановки значения температуры:

Задача 2.3.9.

Довольно часто в технологической практике встречается задача – расчет температуры, при которой тепловой эффект реакции имеет некоторое определенное значение. Эта задача по существу сводится к решению нелинейного уравнения вида (2.10) или (2.13) относительно Т – численными методами или графически.

В качестве примера рассмотрим задачу: определить температуру Т, при которой тепловой эффект реакции: С_{(графит)}+СО₂  2СО

H⁰=170715Дж/моль

Решение.

Для решения задачи найдем зависимость теплового эффекта от температуры в виде уравнения (2.13).

Необходимые для расчета данные [1]:

И произведение матрицы параметров на вектор – столбец стехиометрических коэффициентов даёт вектор – столбец изменения параметров в ходе реакции (в матрице параметры _fH⁰(298)_i, C_pi – в Дж/моль и Дж/мольК):

Тогда, согласно (2.10):

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)