11. Расчет парциальных давлений компонентов при заданном начальном составе смеси

По заданным начальным значениям количества вещества (моль): n1, n2 и т.д. и общему давлению р′_общ рассчитаем начальные парциальные давления участвующих в реакции газов: p′_k = х_k р′ общ, где х_k - мольная доля компонента газовой смеси.

; Σ n_k = 8,7 , тогда

x_C3H8 = = 0,114942529

x_C3H6 = = 0,195402299

x_H2 = = 0,689655172

Рассчитаем парциальное давление компонентов по формуле:

p_k = x_k×р_общ

p′_k(C₃H₈) = 0,114942529×0,3 = 0,034482759

p′_k(C₃H₆) = 0,195402299×0,3 = 0,05862069

p′_k(H₂) = 0,689655172×0,3 = 0,206896552

Далее, используя значения мольных долей компонентов, рассчитываем парциальные давления p′′_k участников реакции при измененном в М = 20 раз общем давлении. Полученные данные внесём в Таблицу №3.

Таблица №3

Вещество	моль		атм	атм	= атм	атм
	1	0,114942529	0,3	0,034482759	6	0,68965517
	1,7	0,195402299	0,3	0,05862069	6	1,17241379
	6	0,689655172	0,3	0,206896552	6	4,13793103

12. Определение направления процесса при заданных условиях

Расчет ∆G_T проводится по уравнению изотермы химической реакции. Одна из форм записи этого уравнения для нашей реакции имеет вид:

∆G₉₇₅ = - RT lnK_P,975 + RT ln

Рассчитаем ∆G₉₇₅ при р′_общ = 0,3атм и Т = 975К. Полученное значение ∆G′₉₇₅ = -14384,90945 Дж/моль указывает на то, что при выбранных условиях реакция может идти самопроизвольно в сторону образования продуктов.

13. Определение влияния давления на смещение равновесия

Для определения влияния давления на смещение равновесия рассчитаем ∆_rG″₉₇₅ при р′′_общ = 6 атм, Т = 975К и том же соотношении компонентов. Получим ∆_rG″₉₇₅ = 9898,945716 Дж/моль.

Сравнив полученные значения ∆_rG′₉₇₅ и ∆_rG″₉₇₅ , видим, что увеличение давления приводит к возрастанию энергии Гиббса и, следовательно, к смещению равновесия в сторону реагентов.

14. Определение равновесных парциальных давлений

Рассчитаем равновесные парциальные давления в атм. для всех участников реакции при рабочей температуре (975 К) и рабочем давлении (0,3 атм). Если мольные доли и парциальные давления всех компонентов в равновесном состоянии:

Σ n∗_k = 21,25 + α, тогда

x_C3H8 = ,

x_C3H6 = ,

x_H2 = .

p_C3H8 = p_общ,

p_C3H6 = p_общ,

p_H2 = p_общ.

Запишем уравнение для константы равновесия через равновесные парциальные давления:

K_P,975 = 2,074 =

Из полученного уравнения, с помощью функции exel «поиск решения» находим = 0,747227628

Рассчитываем равновесные парциальные давления компонентов:

p*_C3H8 = 0,008026875, p*_C3H6 = 0,077712565, p*_H2 = 0,214260561.

Чтобы убедиться в правильности расчета, подставим полученные значения равновесных парциальных давлений в выражение константы равновесия и вычислим ее :

K_P = = 2,074373716

что достаточно хорошо согласуется с расчетами константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа (см табл. 2).