Реферат: Тепловые эффекты химических реакций
Самостоятельная работа № 1
Вариант № 8
1.Вывести аналитическую зависимость теплового эффекта (Дж) реакции от температуры Т:
/>
Стандартный тепловой эффект />и уравнение зависимости />из приложения 1.
2.Вычислить тепловой эффект при температуре Т=500 К.
3.Построить графики зависимости:
/>
/>и /> — в том интервале температур, для которого справедливо выведенное уравнение зависимости />
4.Определить графически />как />при />и сравнить полученный результат с рассчитанным по формуле />
Решение.
Таблица 1
Вещество
/>
/>
/>, Дж/моль∙К
Температурный интервал
/>
/>
/>
/>
-601,49
48,98
3,14
-11,44
298…3000
/>
-241,8
30,0
10,71
0,33
298…2500
/>
-924,6
46,99
102,85
-
298…541
/>
-
78,98
13,85
-11,11
298…541
/>
-
46,99
102,85
-
298…2500
/>
-16,9
31,99
-89
-11,11
298…2500
/>
81,3
-
-
-
Из данных, приведенных в таблице, получаем:
/>
/>
/>/>/>
/>
/>
/>
/>
Проверяем />
С учетом последнего выражения найдем />интегрированием уравнения Кирхгофа в пределах от 298 до Т (Т £ 1000):
/>
Результаты расчетов по уравнениям представлены в табл. 2.
Таблица 2
T, К
/>, Дж/К
/>, Дж/К
/>, Дж/К
/>, Дж
300
70,791
77,760
-6,969
81060
325
72,963
80,331
-7,368
80880
350
74,758
82,903
-8,145
80690
375
76,273
85,474
-9,201
80470
400
77,576
88,046
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--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
/>
/>
/>
/>
16,86
4,77
– 8,54
298…2500
/>
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/>
/>,
продолжение--PAGE_BREAK--
/>
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:
определите константу равновесия реакции при Т, К;
постройте график зависимости />в интервале температур от (Т – 100) до (Т + 100) К;
укажите, как изменяется константа равновесия при повышении температуры;
определите тепловой эффект реакции />при Т, К;
сопоставьте тепловой эффект, вычисленный в п. 4, с тепловым эффектом, вычисленным по закону Кирхгофа при температуре Т, К;
определите стандартное сродство реагирующих веществ при температуре Т, К.
Реакция (А)
К
Т, К
/>
/>
500
Таблица 1
a
b
c
d
– 4600
0,623
– 0,00102
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.
/>/>
Вычисление теплоёмкостей конечных и исходных продуктов реакции. Значения />и />взяты из приложения 1 методического пособия.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Небольшая разница возникает из-за погрешности вычисления.
6) Вычисление стандартного сродства />веществ А и В при 500 К;
/>
Самостоятельная работа №7
Вариант № 8
Вычислите константу равновесия Кр реакции при заданной температуре Т. Для расчета воспользоваться методом Темкина — Шварцмана и прил. 1 и 2.
Реакция
Т, К
/>
продолжение--PAGE_BREAK--
400
Воспользуемся формулой:
/>
/>
/>
Вещество
/>, Дж/моль∙К
/>
/>
/>
/>
/>
5,75
175,11
—
– 57,85
/>
28,41
4,10
– 0,46
—
/>
22,47
201,80
—
– 63,50
/>
22,47
201,80
—
– 63,50
/>
34,16
179,21
– 0,46
– 57,85
/>
−11,69
22,59
– 0,46
– 5,65
/>
/>