Московский Государственный Институт

Стали и Сплавов

(технологический университет)

Кафедра Физической Химии

Домашнее задание № 1

Химическая термодинамика

Вариант № 58

Студент: Родивилова Ирина

Группа: М2-11-3

Преподаватель:Апыхтина И.В.

Исходные данные:

Реакция: CO+H2=H2O+C(s)

Т₁ = 700 К

Т₂ = 1700 К

Т₃ = 1000 К

Р = 0,5 атм.

1. Расчет δн0298, δs0298, δCp (Δa, Δb, Δc) химической реакции по таблицам стандартных термодинамических величин

Рассчитаем тепловой эффект реакции в стандартных условиях.

По закону Гесса он равен разности между суммой стандартных теплот образования продуктов реакции и суммой стандартных теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

Для данной реакции:

ΔН⁰₂₉₈ = ΔН⁰₂₉₈(H2O)-ΔН⁰₂₉₈(CO)

ΔН⁰₂₉₈ = -241810-(-110530)=-131280Дж

Рассчитаем изменение теплоемкости реакции при стандартных условиях.

Для этого найдем коэффициенты Δа, Δb, Δc для данной реакции:

Δа = а(H2O)+а(C(s))- а(CO)-a(H2)

Δа = 16.86+30-27.28-28.41=-8.83

Δb = b(H2O)+b(C(s))- b(CO)-b(H2)

Δb = 4.77+10.71-3.26-4.10=8.12*10³

Δc = c(H2O)+c(C(s))- c(CO)-c(H2)

Δc = -8.54+0.33-0.50-(-0.46)=-8.25*10⁵

ΔСр реакции рассчитывается в соответствии с уравнением:

ΔСр = Δа+Δb∙Т+Δс∙Т^-2

ΔСр₂₉₈ = -8.83+8.12*10^-3T-8.25*10⁵*T^-2= -15.7 Дж/К

Рассчитаем изменение энтропии и ∆G⁰₂₉₈ при стандартных условиях.

Изменение энтропии при стандартных условиях равно разности между суммой энтропий продуктов и суммой энтропий исходных веществ при стандартных условиях с учетом стехиометрических коэффициентов.

Для данной реакции:

ΔS⁰₂₉₈ = S⁰₂₉₈(H2O)+S⁰₂₉₈(C(s))-S⁰₂₉₈(CO)- S⁰₂₉₈(H2)

ΔS⁰₂₉₈ = 5.74+188.72-130.52-197.55=-133.61 Дж/моль*К

∆G⁰₂₉₈₌-91464 Дж

2. Результаты приближенного расчета δн0т, δs0t, δg0t и lnKр в интервале температур т1÷т2 при следующих приближениях:

а) ΔСр = 0

1) ΔН⁰_Т = ΔН⁰₂₉₈ + ΔСрdT = ΔН⁰₂₉₈ +ΔСр∙dT = ΔН⁰₂₉₈

2) ΔS⁰_T = ΔS⁰₂₉₈ + ΔСр/T dT = ΔS⁰₂₉₈ + ΔСр dT/T = ΔS⁰₂₉₈

3) ΔG⁰_T = ΔН⁰_T – T∙ ΔS⁰_T

4) lnKp = - ΔG⁰_T/RT

T,K	∆H˚T ,Дж	∆S˚T , Дж/моль*К	∆G˚T, Дж	ln Kp
700	-131280	-133.61	-37753	6,490115
800	-131280	-133.61	-24392	3,669073
900	-131280	-133.61	-11031	1,47493
1000	-131280	-133.61	2330	-0,28039
1100	-131280	-133.61	15691	-1,71655
1200	-131280	-133.61	29052	-2,91336
1300	-131280	-133.61	42413	-3,92604
1400	-131280	-133.61	55774	-4,79405
1500	-131280	-133.61	69135	-5,54633
1600	-131280	-133.61	82496	-6,20457
1700	-131280	-133.61	95857	-6,78538

б) ΔСр = ΔСр₂₉₈=const

1) ΔН⁰_Т = ΔН⁰₂₉₈ + ΔСрdT = ΔН⁰₂₉₈ + ΔСр₂₉₈∙(Т-298)

2) ΔS⁰_T = ΔS⁰₂₉₈+ ΔСр/T dT= ΔS⁰₂₉₈ + ΔСр· ln(T/298)

3) ΔG⁰_T = ΔН⁰_T – T∙ ΔS⁰_T

4) lnKp = - ΔG⁰_T/RT

T,K	∆H˚Т ,Дж	∆S˚Т , Дж/моль*К	∆G˚Т , Дж	ln Kp	∆Сp , Дж/К
700	-137591	-147,018	-34679,1	5,961679	-15.7
800	-139161	-149,114	-19870,2	2,988895	-15.7
900	-140731	-150,963	-4864,49	0,65042	-15.7
1000	-142301	-152,617	10315,99	-1,24139	-15.7
1100	-143871	-154,114	25653,74	-2,80645	-15.7
1200	-145441	-155,48	41134,41	-4,12499	-15.7
1300	-147011	-156,737	56746,06	-5,25281	-15.7
1400	-148581	-157,9	72478,61	-6,2299	-15.7
1500	-150151	-158,983	88323,39	-7,08571	-15.7
1600	-151721	-159,996	104272,9	-7,84243	-15.7
1700	-153291	-160,948	120320,6	-8,51707	-4,4572

в) ΔСр = ΔСр([298+T₂]/2)=const

1) ΔН⁰_Т= ΔН⁰₂₉₈ + ΔСрdT= ΔН⁰₂₉₈ +ΔСр∙ dT= ΔН⁰₂₉₈ + ΔСр∙(Т-298)

2) ΔS⁰_T= ΔS⁰₂₉₈ + ΔСр/T dT= ΔS⁰₂₉₈ + ΔСр· ln(T/298)

3) ΔG⁰_T = ΔН⁰_T – T∙ ΔS⁰_T

4) lnKp = - ΔG⁰_T/RT

Т , К	∆Н0Т , Дж	∆S0Т, Дж/моль*К	∆G0Т , Дж	Ln Kp	∆C0p, Дж/К
700	-131901	-134,929	-37450,5	6,438121	-1,54477
800	-132055	-135,135	-23947,1	3,602148	-1,54477
900	-132210	-135,317	-10424,3	1,393804	-1,54477
1000	-132364	-135,48	3115,767	-0,37494	-1,54477
1100	-132519	-135,627	16671,26	-1,82379	-1,54477
1200	-132673	-135,762	30240,83	-3,03257	-1,54477
1300	-132828	-135,885	43823,28	-4,05658	-1,54477
1400	-132982	-136	57417,62	-4,93533	-1,54477
1500	-133137	-136,107	71023,01	-5,69779	-1,54477
1600	-133291	-136,206	84638,7	-6,36573	-1,54477
1700	-133446	-136,3	98264,05	-6,95576	-1,54477