Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Уч.-метод. пос. для вып. термодинамического рас...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
1.56 Mб
Скачать

1.3.1 Расчет константы равновесия для идеальных газов

Для расчета константы равновесия идеальных газов применяют уравнение (29). Но при небольших давлениях (Р<0,5 МПа), допуская, что реагенты ведут себя как идеальные газы, уравнением (29) можно пользоваться и для реальных газов.

Константа равновесия связана с изобарно-изотермического потенциалом химической реакции:

, (30)

, (31)

, (32)

где R - универсальная газовая постоянная, ее значение равно 8,314Дж/(моль·К).

По уравнению (32) рассчитывают константу равновесия при Р<0,5 МПа.

1.3.2 Расчет константы равновесия для реальных газов

Для неидеальных газов (Р>0.5 МПа) давление заменяется летучестью (фугитивностью) f, уравнение (29) примет вид

, (33)

где fA, fB, fC, fD - равновесные летучести реагирующих веществ.

Летучесть является функцией давления. По мере уменьшения давления газа летучесть приближается по величине к давлению (f=Р). Отношение летучести к давлению называется коэффициентом активности ().

f/P = . (34)

Коэффициент активности газа является функцией приведенных параметров (температуры  и давления ).

 = f (;), (35)

где  = Т/Ткр и  = Р/Ркр. Для определения  можно использовать график, представленный на рисунке приложения. Подставляя в уравнение (29) вместо Р отношение f/ из уравнения (34) получаем

, (36)

где K - отношение произведения коэффициентов активностей продуктов реакции в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, к аналогичному произведению коэффициентов активностей исходных веществ.

. (37)

При стандартных условиях константа летучести определяется по изменению изобарно-изотермического потенциала.

При давлении Р<0,5 МПа константа равновесия равна константе летучести

. (38)

При давлении Р>0.5 МПа константу равновесия рассчитывают по уравнению (36).

1.4 Расчет равновесного выхода

По константе равновесия можно рассчитать максимальный (равновесный) выход продуктов реакции в заданных условиях.

Для реакции

А В (39)

Принимаем: 1 0 исходное число молей

1-х х равновесное число молей

Общее число молей при равновесии

(40)

Парциальные давления реагентов, согласно закону Дальтона

(41)

т.е. РА=Р(1-х);РВ = Рх.

Константа равновесия для реакции (39)

, (42)

откуда

(43)

Аналогично рассчитывается равновесный выход и для реакций других типов.

Так для реакции вида

А В + С (44)

равновесный выход рассчитывается по уравнению

. (45)

Для реакции вида

А + В С (46)

равновесный выход рассчитывается по уравнению

(47)

Для реакции вида

A + B C + D (48)

равновесный выход рассчитывается по уравнению

(49)

Может получиться зависимость х от Кр и Р сложная. Так для реакции

А В + ЗС (50)

зависимость X, Кр и Р выражается уравнением

(51)

В этом случае задаются значениями х от 0,05 до 0,95 (через 0,1) и для всех заданных Р вычисляют Кр. Затем строят вспомогательный график Кр = f(х,P) и, пользуясь вычисленными по уравнению (32) или (36) значениями Кр, определяют с помощью графика фактическое значение х.