Вычисление температурного коэффициента теплового эффекта
Анализ расчета температурного коэффициента теплового эффекта реакции. Вычисление значения симметрирования по справочным данным. Особенность изменения энергии Гиббса. Основная характеристика значительной величины константы баланса при разных условиях.
| Рубрика | Химия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.03.2015 |
| Размер файла | 347,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчетное задание по физической химии
1. Расчет H(298) и U(298) для заданной реакции
,
,
, следовательно (,
,
2. Расчет зависимости температурного коэффициента теплового эффекта реакции и самого теплового эффекта от температуры в интервале 500800К
Согласно закону Кирхгофа, , откуда следует, что
,
Вычислим значения коэффициентов a, b, c, c' по справочным данным:
;,
,
,
,
Ниже приведены значения температурного коэффициента теплового эффекта и теплового эффекта, рассчитанные по приведенным выше формулам при различных температурах из заданного интервала (расчеты проводились в MS Excel).
|
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
||
|
, |
146,043 |
164,532 |
184,577 |
206,161 |
229,270 |
253,897 |
280,037 |
|
|
, |
-0,92 |
6,84 |
15,60 |
22,93 |
36,20 |
48,27 |
61,62 |
3. Расчет изменения энергии Гиббса и константы равновесия реакции при стандартных условиях
,
,
,
4. Расчет стандартной энтропии этилена при T=800K
.
Величину ср можно рассчитать по температурному ряду:
a = ; b = ; c = ,
,
5. Расчет зависимости константы равновесия от температуры в интервале 500800К
Согласно уравнению нормального сродства, К0(T) = . Значения можно рассчитать по методу Темкина-Шварцмана, основанного на интегрировании уравнения изобары . Можно записать, что
,
Коэффициенты M при заданной температуре можно рассчитать по следующим формулам: тепловой эффект энергия константа
,
Ниже приведена таблица расчета, осуществленного в MS Excel:
|
?S(298) |
T |
M0 |
M1 |
M2 |
M-2 |
?a |
?b |
?c |
?c' |
?G(T) |
K(T) |
|
|
-9,73 |
500 |
0,113311 |
40,74342 |
14889 |
9,1668E-07 |
39,36 |
0,06093 |
0,000299 |
367000 |
-25100,3 |
419,0911 |
|
|
550 |
0,154412 |
57,6622 |
22032,73 |
1,1794E-06 |
-27884,9 |
445,024 |
||||||
|
600 |
0,19625 |
75,92785 |
30277,5 |
1,4236E-06 |
-31417,7 |
543,5614 |
||||||
|
650 |
0,238068 |
95,22956 |
39561,53 |
1,6481E-06 |
-35719,7 |
742,2895 |
||||||
|
700 |
0,279412 |
115,3453 |
49840,7 |
1,8537E-06 |
-40814,8 |
1111,091 |
||||||
|
750 |
0,32001 |
136,1123 |
61082,65 |
2,0416E-06 |
-46728,9 |
1797,248 |
||||||
|
800 |
0,359703 |
157,4084 |
73263,11 |
2,2134E-06 |
-53489,4 |
3109,049 |
График полученной зависимости выглядит так:
6. Графический расчет теплового эффекта реакции при температуре 700К
Этот расчет основан на уравнении изобары . Можно построить график зависимости lnK(T) и тогда тангенс угла наклона касательной к нему в точке T=700K будет совпадать со значением
,
7. Вывод уравнения для расчета степени превращения в стехиометрической смеси и числа пробегов в нестехиометрической смеси реагентов
В случае стехиометрической смеси можно записать, что
=0.
Уравнение для константы равновесия реакции, выраженной через парциальные давления:
,
При заданных исходных количествах веществ в стехиометрической смеси
,
Если же смесь нестехиометрическая, то выражение для константы равновесия следует записать так:
.
В стехиометрической смеси можно рассчитать выход по формуле Здесь величина n задается, а рассчитывается из уравнения для константы равновесия, численное значение которой при данной температуре можно рассчитать, как показано в пункте 5.
8. Расчет зависимости степени превращения в стехиометрической смеси от температуры в интервале 500800К
Зададимся количествами веществ в стехиометрической смеси:
= 0 моль.
Тогда можно построить график функции
.
Он имеет следующий вид:
Значения , соответствующие различным температурам можно определить графически, откладывая прямые, параллельные оси абсцисс () с ординатами (f()), равными величинам констант равновесия при различных температурах, которые были рассчитаны в пункте 5. А поскольку выход в стехиометрической смеси рассчитывается как , то при заданном n = 1 выход численно равен величине при данной температуре. Полученные значения сведены в таблицу:
|
, % |
86,2 |
86,9 |
87,3 |
88,1 |
90,9 |
91,2 |
93,7 |
|
|
T, K |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
|
|
K(T) |
419,0911 |
445,024 |
543,5614 |
742,2895 |
1111,091 |
1797,248 |
3109,049 |
9. Определение направленности процесса при T=800K
Общее давление в системе poбщ = 10 атм., число моль каждого компонента в системе равно 2. Уравнение изотермы химической реакции имеет вид: Применительно к заданной реакции, протекающей при указанных условиях, можно написать:
,
Значительная отрицательная величина изобарно-изотермического потенциала G свидетельствует о термодинамической возможности протекания данной реакции в прямом направлении при заданных условиях.
10. Обсуждение результатов и вывод
В результате выполнения работы были рассчитаны основные термодинамические характеристики реакции при различных условиях.
,
Значительная величина константы равновесия уже при стандартных условиях (и соответствующее ей значительное отрицательное значение G) говорит о том, что возможно самопроизвольное протекание прямой реакции. Расчет показал, что при увеличении температуры в интервале 500800 К величина константы равновесия реакции существенно возрастает. Вместе с этим растет и степень превращения в стехиометрической смеси, правда, не столь существенно. Поскольку реакция протекает в газовой фазе, и происходит уменьшение объема смеси (как видно из стехиометрических коэффициентов), повышение давления ведет к смещению равновесия в сторону протекания обратной реакции. Исходя из этих рассуждений и проделанного расчета, можно рекомендовать проведение процесса при сравнительно высоких температурах и не очень больших давлениях.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обоснование схемы движения материальных потоков, определение количественного состава продуктов, замер температуры и расчет теплового эффекта в зоне реакции по окислению аммиака. Изменение энергии Гиббса и анализ материально-теплового баланса процесса.
контрольная работа [28,0 K], добавлен 22.11.2012Тепловой эффект реакции при стандартных условиях. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Температурный коэффициент. Осмос, осмотическое давление, осмотический коэффициент. Отличительные признаки дисперсных систем от истинных растворов.
контрольная работа [49,7 K], добавлен 25.07.2008Вычисление термодинамических функций для молибдена в интервале температур 100-500К. Применение вещества, описание его физических и химических свойств. Расчет константы равновесия заданной химической реакции с помощью энтропии и приведенной энергии Гиббса.
курсовая работа [251,8 K], добавлен 18.02.2013Определение константы равновесия реакции. Вычисление энергии активации реакции. Осмотическое давление раствора. Схема гальванического элемента. Вычисление молярной концентрации эквивалента вещества. Определение энергии активации химической реакции.
контрольная работа [21,8 K], добавлен 25.02.2014Рассчет сродства соединений железа к кислороду воздуха при определееной константе равновесия реакции. Определение колличества разложившегося вещества при нагревании. Вычисление константы равновесия реакции CO+0,5O2=CO2 по стандартной энергии Гиббса.
тест [115,4 K], добавлен 01.03.2008Этанол и его свойства. Расчет изменения энтропии химической реакции. Основные способы получения этанола. Физические и химические свойства этилена. Расчет константы равновесия. Нахождение теплового эффекта реакции и определение возможности ее протекания.
курсовая работа [106,7 K], добавлен 13.11.2009Изменение свободной энергии, сопровождающее химическую реакцию, связь с константой равновесия. Расчет теплового эффекта реакции. Классификации дисперсных систем по размерам дисперсных частиц, агрегатным состояниям дисперсной фазы и дисперсионной среды.
контрольная работа [49,7 K], добавлен 25.07.2008Протекание химической реакции в газовой среде. Значение термодинамической константы равновесия. Расчет теплового эффекта; ЭДС гальванического элемента. Определение массы йода; состава равновесных фаз. Адсорбция растворенного органического вещества.
контрольная работа [747,3 K], добавлен 10.09.2013Процесс произведения нитробензола и составление материального баланса нитратора. Определение расхода реагентов и объёма реактора идеального смешения непрерывного действия при проведении реакции второго порядка. Расчет теплового эффекта химической реакции.
контрольная работа [247,6 K], добавлен 02.02.2011Составление ионных уравнений реакции. Определение процентной доли компонентов сплава. Вычисление изменения энергии Гиббса для химической реакции. Построение диаграммы состояния систем висмут-теллур. Определение состояния однокомпонентной системы.
контрольная работа [552,6 K], добавлен 09.12.2009Определение молекулярности и порядок химической реакции. Изменение свободной энергии, сопровождающее химическую реакцию, ее связь с константой равновесия. Расчет теплового эффекта. Метод диспергирования. Физические методы конденсации. формула мицеллы.
контрольная работа [42,6 K], добавлен 25.07.2008Определение теплоты сгорания этилена. Вычисление энергии Гиббса реакции и принципиальной ее возможности протекания. Расчет приготовления солевого раствора нужной концентрации. Составление ионного уравнения химической реакции. Процессы коррозии железа.
контрольная работа [103,6 K], добавлен 29.01.2014Расчет теплового эффекта реакции в изобарном и изохорном процессах в стандартных условиях и при заданной температуре. Определение направления протекания процесса в изолированных и закрытых системах. Изменение температуры в самопроизвольных реакциях.
контрольная работа [204,4 K], добавлен 25.01.2011Определение объема воздуха необходимого для полного сгорания заданного количества пропана. Вычисление изменения энтальпии, энтропии и энергии Гиббса, при помощи следствий из закона Гесса. Определение молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя.
контрольная работа [23,1 K], добавлен 08.02.2012Вид горения и его основные параметры. Химическое превращение горючего и окислителя в продукты горения. Уравнения материального и теплового баланса реакции горения. Влияние коэффициента избытка воздуха на состав продуктов горения и температуру горения.
контрольная работа [46,0 K], добавлен 17.01.2013Расчет количества вещества. Составление электронных формул атомов никеля и фтора. Расчет теплового эффекта реакции восстановления. Изменение скоростей реакций серы и её диоксида в зависимости от изменений их объема. Молярная и эквивалентная концентрации.
контрольная работа [80,3 K], добавлен 12.12.2009Реактор идеального вытеснения. Реактор полного смешения. Изменение скорости окисления SO. Расчет изменения температуры через адиабатический коэффициент. Вычисление равновесных концентраций веществ, константы равновесия. Вычисление парциальных давлений.
курсовая работа [278,9 K], добавлен 20.11.2012Порядок вычисления термодинамических функций. Описание физических, химических свойств вещества H2 и его применение. Вычисление термодинамических функций H0(T) - H0(0), S0(T), Ф0(T), G0(T) - G0(0) для заданного вещества Н2 в интервале температур 100-500К.
курсовая работа [111,6 K], добавлен 09.09.2008Аналитическая зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Интервалы температур теплоты испарения, возгонки и плавления. Температурная зависимость давлений насыщенного пара для твердого и жидкого вещества. Равновесные парциальные давления.
лабораторная работа [263,4 K], добавлен 03.05.2009Вычисление степени конверсии реагентов при взаимодействии мезитилена со спиртом, выхода продукта на пропущенное сырье. Составление схемы теплового баланса реактора. Количественный анализ процесса пиролиза изопентана с образованием метана и изобутилена.
курсовая работа [410,5 K], добавлен 21.02.2009
