Федеральне агентство з освіти
Ангарська державна технічна академія
Кафедра хімії
Курсова робота
з дисципліни «Хімія»
Тема:
Визначення термодинамічної можливості
протікання хімічних процесів в реакції:

Виконавець: *********.
студентка групи ЕУПу-08-10
Керівник:
доцент кафедри хімії
Кузнєцова Т.А.
Ангарськ 2009

Завдання до курсової роботи
1. Привести фізико-хімічну характеристику всіх учасників реакції і способів їх отримання.
2. Розрахувати тепловий ефект реакції H 2 + Cl 2 = 2 HCl при стандартних умовах і при температурі = 1000 К.
3. Розрахувати зміна ентропії хімічної реакції при стандартних умовах і при температурі = 1000 К.
4. Визначити можливість протікання реакції H 2 + Cl 2 = 2 HCl при стандартних умовах і при температурі = 1000 К.
5. Використовуючи метод Тьомкіна-Шварцмана розрахувати

при температурі

= 1200,

= 1500. Побудувавши залежність

графічно визначити температуру, при якій процес можливий, як мимовільний в прямому напрямку.
6. Розрахувати константу рівноваги при температурі = 1000 К,

= 1200,

= 1500.

Зміст
1. Теоретична частина
1.1 Етанол і його властивості
1.2 Способи отримання етанолу
1.3 Застосування
1.4 Етилен. Фізичні і хімічні властивості
1.5 Отримання етилену
1.6 Застосування
1.7 Вода
2. Розрахункова частина
2.1 Знаходження теплового ефекту реакції
2.2 Розрахунок зміни ентропії хімічної реакції
2.3 Визначення можливості протікання реакції
2.4 Розрахунок

при температурі

використовуючи метод Тьомкіна - Шварцмана
2.5 Розрахунок константи рівноваги
3. Висновок
4. Список літератури
Додаток

1. Теоретична частина

1.1 Етанол і його властивості

Етанол - безбарвна рухлива рідина з характерним запахом і пекучим смаком.
Таблиця 1. Фізичні властивості етанолу

Молекулярна маса	46,069 а.е.м.
Температура плавлення	-114,15 ° C
Температура кипіння	78,39 ° C
Критична точка	241 ° C (При тиску 6,3 МПа)
Щільність	0,974 г / см

Змішується з водою, ефіром, ацетоном і багатьма іншими органічними розчинниками; легко займається; з повітрям етанол утворює вибухонебезпечні суміші (3,28-18,95% за об'ємом). Етанол володіє всіма характерними для одноатомних спиртів хімічними властивостями, наприклад з лужними і лужноземельними металами утворює алкоголяти, з кислотами - складні ефіри, при окислюванні етанолу - ацетальдегід, при дегідратації - етилен і етиловий ефір. При хлоруванні етанолу утворюється хлораля.

1.2 Способи отримання етанолу

Існує 2 основних способи одержання етанолу - мікробіологічний (бродіння і гідроліз) і синтетичний:
Бродіння
Відомий з давніх часів спосіб отримання етанолу - спиртне бродіння органічних продуктів, що містять цукор (буряк і т. п.). Аналогічно виглядає переробка крохмалю, картоплі, рису, кукурудзи, деревини та ін під дією ферменту зимази. Реакція ця досить складна, її схему можна виразити рівнянням:
C ₆ H ₁₂ O ₆ → 2C ₂ H ₅ OH + 2CO ₂
В результаті бродіння виходить розчин, що містить не більше 15% етанолу, тому що в більш концентрованих розчинах дріжджі зазвичай гинуть. Отриманий таким чином етанол потребує очищення і концентрування, звичайно шляхом дистиляції.
Промислове виробництво спирту з біологічної сировини
· Гуральні
· Гідролізної виробництво
Для гідролізного виробництва застосовується сировина, що містить целюлозу - деревина, солома.
· Відходами бродильного виробництва є барда та сивушні масла
Гідратація етилену
У промисловості, поряд з першим способом, використовують гідратацію етилену. Гідратацію можна вести за двома схемами:
· Пряма гідратація при температурі 300 ° C , Тиску 7 МПа, як каталізатор застосовують ортофосфорну кислоту, нанесену на силікагель, активоване вугілля або азбест:
CH ₂ = CH ₂ + H ₂ O → C ₂ H ₅ OH
· Гідратація через стадію проміжного ефіру сірчаної кислоти, з наступним його гідролізом (при температурі 80-90 ° С і тиску 3,5 МПа):
CH ₂ = CH ₂ + H ₂ SO ₄ → CH _{3-CH 2-OSO 2} OH (етілсерная кислота)
CH _{3-CH 2-OSO 2} OH + H ₂ O → C ₂ H ₅ OH + H ₂ SO ₄
Ця реакція ускладнюється дезетилового ефіру.
Очищення етанолу
Етанол, отриманий шляхом гідратації етилену або бродінням, являє собою водно-спиртову суміш, яка містить домішки. Для його промислового, харчового і фармакопейного застосування необхідне очищення. Фракційна перегонка дозволяє отримати етанол з концентрацією близько 95.6% об.; Ця нероздільна перегонкою азеотропная суміш містить 4.4% води (вес.) і має температуру кипіння 78.2 ° C .
Перегонка звільняє етанол як від легколетучих, так і від важких фракцій органічних речовин (кубовий залишок).
Абсолютний спирт
Абсолютний спирт - етиловий спирт, практично не містить води. Кипіння при температурі 78,39 ° C в той час як спирт спирт-ректифікат, що містить не менш 4,43% води кипить при температурі 78,15 ° C . Отримують перегонкою водного спирту, що містить бензол, і іншими способами.

1.3 Застосування

Паливо
Етанол може використовуватися як паливо (у т. ч. для ракетних двигунів, двигунів внутрішнього згоряння).
Хімічна промисловість
· Служить сировиною для одержання багатьох хімічних речовин, таких, як ацетальдегід, діетиловий ефір, тетраетилсвинець, оцтова кислота, хлороформ, етилацетат, етилен та ін;
· Широко застосовується як розчинник (в барвистій промисловості, у виробництві товарів побутової хімії та багатьох інших областях);
· Є компонентом антифризу.
Медицина
Етиловий спирт в першу чергу використовується як антисептик
· Як знезаражуючі і підсушує коштів, зовнішньо;
· Розчинник для лікарських засобів, для приготування настоянок, екстрактів з рослинної сировини та ін;
· Консервант настоянок і екстрактів (мінімальна концентрація 18%)
Парфумерія та косметика
Є універсальним розчинником різних запашних речовин і основним компонентом духів, одеколонів і т. п. Входить до складу різноманітних лосьйонів.
Харчова промисловість
Поряд з водою, є необхідним компонентом спиртних напоїв (горілка, віскі, джин та ін.) Також в невеликих кількостях міститься в ряді напоїв, одержуваних бродінням, але не зараховуються до алкогольних (кефір, квас, кумис, безалкогольне пиво та ін.) Вміст етанолу в свіжому кефірі мізерно (0,12%), але в довго стояв, особливо в теплому місці, може досягти 1%. У кумис міститься 1-3% етанолу (в міцному до 4,5%), у квасі - від 0,6 до 2,2%. Розчинник для харчових ароматизаторів. Застосовується як консервант для хлібобулочних виробів, а також у кондитерській промисловості

1.4 Етилен. Фізичні і хімічні властивості

Етилен, H2C = CH2 - ненасичений вуглеводень, перший член гомологічного ряду олефінів, безбарвний газ зі слабким ефірним запахом; практично не розчиняється у воді, погано - у спирті, краще - в ефірі, ацетоні. Горить слабокоптящім полум'ям, з повітрям утворює вибухонебезпечні суміші. Етилен вельми реакционноспособен.

Таблиця 2. Фізичні властивості етилену

Температура плавлення	169,5 ° C
Температура кипіння	103,8 ° C
Температура займання	540 ° C
Щільність	0,570 г / см

Хімічні властивості етилену та його гомологів в основному визначаються наявністю в їх молекулах подвійного зв'язку. Для них характерні реакції приєднання, окиснення і полімеризації.
1. Реакції приєднання
§ Етилен та його гомологи взаємодіють з галогенами. Так, наприклад, вони знебарвлюють бромну воду:
Н ₂ С = СН ₂ + Вr ₂ - СН ₂ Вr-СН ₂ Вr
1,2-діброметан
§ Аналогічно відбувається приєднання водню (гідрування етилену та його гомологів).
§ У присутності сірчаної або ортофосфорної кислоти та інших каталізаторів етилен приєднує воду (реакція гідратації):
Цією реакцією користуються для отримання етилового спирту у промисловості.
§ Етилен та його гомологи приєднують також галогеноводорода:
Н ₂ С =: СН ₂ + НС1 → СН ₃ - СН ₂ С1
етілхлорід
Етілхлорід застосовують у медицині для місцевої анестезії.
2. Реакції окислення.
§ Етилен та його гомологи здатні горіти в повітрі:
З ₂ Н ₄ + ЗО ₂ → 2СО ₂ + 2Н ₂ О
З повітрям етилен і його газоподібні гомологи утворюють вибухові суміші.
§ Етилен та його гомологи легко окислюються, наприклад, перманганатом калію. При цьому розчин останнього (у кислому середовищі) знебарвлюється:
КM n О ₄
СН ₂ = СН ₂ + [Про] + Н ₂ О → НО-СН _{2-СН 2-ОН}
етиленгліколь
Етиленгліколь широко застосовується для виробництва труднозамерзающіх рідин - антифризів, а також синтетичного волокна лавсану, вибухових речовин та інших
3. Реакції полімеризації.
§ При підвищеній температурі і тиску або в присутності каталізаторів молекули етилену з'єднуються один з одним внаслідок розриву подвійного зв'язку.
Процес з'єднання багатьох однакових молекул у більші називається реакцією полімеризації. Полімеризацією етилену і його гомологів отримують поліетилен, поліпропілен і багато інших.

1.5 Отримання етилену

1) Етилен в лабораторії отримують при нагріванні суміші етилового спирту з концентрованою сірчаною кислотою;
2) Вуглеводні ряду етилену можна отримати також дегидрированием граничних вуглеводнів;
3) На виробництві етилен отримують з природного газу і в процесі крекінгу нафти;
4) Вуглеводні ряду етилену можна одержати при взаємодії дігалогенопроізводних граничних вуглеводнів з металів;
5) При дії спиртових розчинів лугів на Галогенопохідні відщеплюється галогеноводорода і утворюється вуглеводень з подвійним зв'язком.

1.6 Застосування

Етилен використовують для прискорення дозрівання плодів (наприклад, помідорів, динь, апельсинів, мандаринів, лимонів, бананів), дефоліації рослин, зниження передзбиральне опадання плодів, для зменшення міцності прикріплення плодів до материнських рослинам, що полегшує механізоване збирання врожаю. У високих концентраціях етилен робить на людину і тварин наркотичну дію.

1.7 Вода

Вода (Оксид водню) - прозора рідина, яка не має кольору (у малому обсязі) і запаху. Хімічна формула: Н ₂ O. У твердому стані називається льодом або снігом, а в газоподібному - водяною парою. 71% поверхні Землі вкрито водою (океани, моря, озера, річки).
Є добрим сільнополярним розчинником. У природних умовах завжди містить розчинені речовини (солі, гази).
Вода має ключове значення у створенні і підтримці життя на Землі, в хімічному будову живих організмів, у формуванні клімату і погоди.
Фізичні властивості
Вода має низку незвичайних особливостей:
ü При таненні льоду його щільність збільшується (з 0,9 до 1 г / смі). Майже у всіх інших речовин при плавленні густина зменшується.
ü При нагріванні від 0 ° C до 4 ° C (3,98 ° C - точно) вода стискується. Завдяки цьому можуть жити риби в замерзаючих водоймах: коли температура падає нижче 4 ° C , Більш холодна вода, як менш щільна, залишається на поверхні і замерзає, а під льодом зберігається позитивна температура.
ü Висока температура і питома теплота плавлення ( 0 ° C і 333,55 кДж / кг), температура кипіння ( 100 ° C ) І питома теплота пароутворення (2250 КДж / кг), в порівнянні з сполуками водню з схожим молекулярною вагою.
ü Висока теплоємність рідкої води.
ü Висока в'язкість.
ü Висока поверхневий натяг.
ü Негативний електричний потенціал поверхні води.
Хімічні властивості
Вода є добрим розчинником полярних речовин. Кожна молекула растворяемого речовини оточується молекулами води, причому позитивно заряджені ділянки молекули растворяемого речовини притягують атоми кисню, а негативно заряджені - атоми водню. Оскільки молекула води мала за розмірами, багато молекул води можуть оточити кожну молекулу растворяемого речовини.
У воді практично завжди розчинені ті чи інші солі, тобто в ній присутні позитивні і негативні іони. Завдяки цьому вода проводить електрику.
Чистий (не містить домішок) вода - хороший ізолятор.
Вода має показник заломлення n = 1,33 в оптичному діапазоні. Однак вона сильно поглинає інфрачервоне випромінювання, і тому водяний пар є основним природним парниковим газом, що відповідає більш ніж за 60% парникового ефекту.
Сама по собі вода відносно інертна у звичайних умовах, але її сильно полярні молекули сольватіруют іони і молекули, утворюють гідрати і кристалогідрати.

2. Розрахункова частина

2.1 Знаходження теплового ефекту реакції

Тепловим ефектом хімічної реакції називається теплота виділена або поглинута в результаті протікання хімічної реакції і рівна:
- У ізобарно-ізотермічних умовах зміни ентальпії, якщо відбувається тільки робота розширення;
- У ізохорно-ізотермічних умовах зміни внутрішньої енергії, якщо не відбувається ніяких видів робіт.

2.2 Розрахунок зміни ентропії хімічної реакції

Ступінь безладу, або невпорядкованості, в системі характеризується фізичним властивістю, званим ентропією. Під час переходу системи з більш впорядкованого в менш впорядкований стан величина ентропії зростає (

S> 0)

2.3 Визначення можливості протікання реакції

Перебіг реакції в прямому напрямку при стандартній температурі = 298 К неможливо, реакція відбувається у зворотному напрямку тому вільна енергія Гіббса