Теплові ефекти хімічних реакцій [ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати. скачати Самостійна робота № 1 Варіант № 8 1.Вивесті аналітичну залежність теплового ефекту (Дж) реакції від температури Т: Стандартний тепловий ефект і рівняння залежності з додатка 1. 2.Вичісліть тепловий ефект при температурі Т = 500 К. 3.Построіть графіки залежності: і - У тому інтервалі температур, для якого справедливо виведене рівняння залежності 4.Определіть графічно як при і порівняти отриманий результат з розрахованим за формулою Рішення. Таблиця 1 Речовина , Дж / ​​моль ∙ К Температурний інтервал -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 - - - З даних, наведених у таблиці, отримуємо: Перевіряємо З урахуванням останнього виразу знайдемо інтегруванням рівняння Кірхгофа в межах від 298 до Т (Т £ 1000): Результати розрахунків за рівняннями представлені в табл. 2. Таблиця 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	-10,47	80220
425	78,715	90,618	-11,903	79440
450	79,726	93,189	-14,74	79620
475	80,635	95,761	-15,126	79260
500	81,461	98,332	-16,871	78860
525	82,222	100,90	-18,678	78410
541	82,667	102,55	-19,883	77920

На рис. 1 і 2 представлено зміна ; і в залежності від температури, а також визначення при Т1 = 310 К.

Будуємо графіки залежностей:

і

Визначаємо графічно , Як при і порівнюємо отриманий результат з розрахованим за формулою

по модулю

Самостійна робота № 2

Варіант № 8

У таблиці 1 для деякого чистого речовини наведено молекулярна маса (Кг / кмоль), щільності в твердому і рідкому станах ( і в кг / м ³⁾ при температурі трифазного рівноваги (потрійна точка), і експериментальні дані [2] по пружності парів над твердим та рідким речовиною при різних температурах. Необхідно:

1. за графіками залежностей від або аналітично розрахувати чисельні значення постійних коефіцієнтів в інтегральних рівняннях Клаузиуса - Клапейрона

2) обчислити середні для досліджених інтервалів температур теплоти випаровування, сублімації і плавлення; визначити координати потрійної точки (параметри трифазного рівноваги);

3) обчислити величину , Що характеризує нахил лінії фазової рівноваги " "В потрійний точці;

4) побудувати діаграму фазових рівноваг речовини;

5) обчислити температуру плавлення речовини при заданому зовнішньому тиску Р (Па) і оцінити нормальну температуру кипіння;

6) розрахувати зміна внутрішньої енергії, ентальпії, вільних енергій Гіббса і Гельмгольца для процесу рівноважної сублімації 1 моля речовини при температурі потрійного рівноваги.

Таблиця 1

;

;

Рішення:

1. Інтегрування рівняння Клаузіуса - Клапейрона в припущенні сталості теплот випаровування і сублімації , дає вирази:

потенціювання, яких призводить до залежності в явному вигляді тисків насичених парів від температури:

Графіки лінійних залежностей від представлені на рис. 3 по даними, наведеними в табл. 5.

За положенням прямих на рис. 3 можливо графічне визначення постійних А і В у рівняннях . Після чого теплоти випаровування і сублімації можна визначити з співвідношень: і . Такі розрахунки пов'язані з помилками через досить довільного проведення прямих ліній за експериментальними точкам.

Для більш точного аналітичного розрахунку параметрів рівняння Клаузіуса - Клапейрона скористаємося методом найменших квадратів. Постійні А і В рівняння , Де і , Можна розрахувати з відомих співвідношень:

Таблиця 5

Рівновага рідина - газ

де n - Число вимірювань. При використанні даних таблиці отримаємо:

2. З отриманих рівнянь розраховуємо середню теплоту випаровування і сублімації:

.

Теплоту плавлення речовини в потрійний точці знайдемо за законом Гесса:

D НПЛ = D Нвозг - D Нісп = 68716,04-38776,49 = 29939,55 Дж / ​​моль.

3. Обчислимо dT / dp в потрійний точці з рівняння:

Координати потрійної точки визначаємо спільним рішенням рівнянь:

Ттр.т = 281 К; Ртр.т = 2289,5 Н / м ^2.

4. На рис. 4 наведені криві залежностей тисків насиченої пари від температури для твердого та рідкого речовини, розраховані за рівняннями. Ці лінії визначають параметри фазових рівноваг «тв ® газ» і «ж ® газ». За наявної інформації лінію фазових рівноваг «тв ® ж» проводимо з урахуванням кутового коефіцієнта цієї лінії в потрійний точці

,

який вважається незалежним від тиску (температури). Виходить практично вертикальна лінія з невловимим нахилом вправо. На діаграмі представлені вихідні експериментальні дані.

5. Температуру плавлення речовини при тиску обчислимо за формулою:

Звідси

Рис. 2. Температурна залежність тиску насиченої пари для твердого та рідкого речовини

Нормальну температуру кипіння речовини оцінимо, підставивши в рівняння . Отримаємо

6. Зміна термодинамічних функцій для процесу рівноважної сублімації 1 моля речовини за умов трифазного рівноваги складуть:

Самостійна робота № 3

Варіант № 8

1. Висловити і через рівноважний число молей продукту х, якщо вихідні речовини А і В взяті в стехіометричних кількостях при загальному тиску рівноважної газової суміші Р і температурі Т, К;

2. Розрахувати і при 300 К, якщо

3. Обчислити рівноважну кількість речовини С при тиску в рівноважній системі і розрахуйте ступінь перетворення речовини А і В.

A + B = 3C

Рішення:

1) , Що говорить про те, що суміш нерівноважна

Рівноважні парціальні тиску визначимо за законом Дальтона:

;

;

де - Загальний тиск. Закон діючих мас для даної реакції запишеться так:

Константу знаходимо з співвідношення:

2) Розрахунок і при заданій температурі, тиску і відомому значенні х

3) При зміні тиску змінюється параметр х, температура залишається незмінною, значення не змінюється.

молей

Рівноважна кількість речовини одно:

молей

Розрахуємо ступінь перетворення речовин А і В:

, Умова виконана.

Самостійна робота № 4

Варіант № 8

Гетерогенна реакція між речовинами А і В (табл. 1) протікає при постійній температурі Т;

1. визначте стандартне спорідненість речовин А і В при 298 К;

2. обчисліть константи рівноваги і при температурі Т;

3. визначте кількість прореагировавшего твердої речовини А, якщо обсяг системи V м ^3, а вихідний тиск газу У одно Р _1, об'ємом твердої фази можна знехтувати;

4) визначте зміна енергії Гіббса, для початку реакції, якщо вихідний тиск газоподібних речовин В і С відповідно рівні Р ₂ і Р _3, реакція протікає при температурі Т, К ідеально оборотно.

Таблиця 1