Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

1240

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.11.2022

Размер:

12.8 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425 / 3125 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Таблица 19

		т
У р а в н е н и е
	400	800	1200
(а)	24 468	7716	- 9	036
( б )	24 411	6 678	- И	811
(в'), (в"), (в'")	24 412	7316	—9 515
Точный расчет	24311	7 185	- 9	645

Задачи

1. Найти при помощи уравнения (IX, 10) температуру превра щения ромбической серы в моноклиническую, если для этого про цесса

ДЯ = 5 0 ,4 + 3,6910- 4 -Г 2

Результат сопоставить с опытным значением (368,6 °К).

2. На основании справочных данных, приведенных в табл. 20, вычислить ДОгэз для реакции

A g + y l 2 = AgI

если ДЯ^98 = — 15 100.

Таблица 20

		Ag			т 1»				4 ав>
т	Т	т	т	Т	т	т		т
	J CpdT	т J w	1 °р«т	J* СpdT	Tj £	S	CpdT	\| CpdT	r / ^ j	+ a r
	0	0	0	0	0	0		0	0	0
20	1,84		0,61	11		5		14		8
50	47,0		19,6	124		78		99		79
100	243	154		390		379		366	342
200	785	722		973	1368			926	1243
250	1077	1164		1287	1989			1234	1820
280	1257	1449		1482	2391			1421	2198
290	1316	1546		1548	2530			1485	2328
	Для расчета		воспользоваться уравнением (IX, 11).
	3. Рассчитать при помощи уравнения						(IX, 11) lg Кр для			реак
ции

|-N2 + -io 2 = NO

при Т — 2 ООО °К, если			0Oj = 2 224;			0ыо= 2 7О5
Д#298 = 21600;	вм,= 3 350;
/ N O =	^>55;	/ N , е=‘ —		153;	/ о , = 0>547
4. Рассчитать по	уравнению		(IX, 13)		\gKp	для	реакции
	СО -g- 0 2 =			С 0 2
в интервале 300— 1 500 °К		(через каждые 300°), если
Д ^298 = — 57 636;		i'coa =	3,2;	I Q Q	— 3,5;	»’о а =	2,8
и при t = 900
(ср)со,=	12>678;	(ср)со = 7'787;			(ср)о, = 8'212

Результаты сопоставить с приведенными ниже значениями:

Т	300	600	900	1200	1500
\ g K p	45,05	20,06	11,84	7,74	5,29

5. Определить температуру, при которой давление диссоциации MgCOa и CdC03 равно 1 атм, если стандартные теплоты образова

ния M gC03, Сс1СОз, MgO, CdO и СОг соответственно	равны
—266,6; — 182; — 146,1; —62,36 и —94,03 ккал/моль и /со, =	3,2.

Результаты расчета сопоставить с экспериментальными значе ниями: (rAHCC)MgCOt= 815 и (Гдисс)С(1СО)= 617.

6. Стандартные теплоты образования газообразного этилена и

этана соответственно равны 12,496 и —20,236 ккал/моль; условные химические постоянные С2Н4, Нг и С2Н6 соответственно равны 2,8; 1,6 и 2,6. Какой вид примет уравнение (IX, 14) для реакции

С2Н4 + Н2 = С2Н„

По найденному уравнению рассчитать lg(K p)773. Результаты сопоставить со значением (Кр) 773 = 2,50.

7. На основании данных, приведенных в табл. 21, вычислить стандартную энтропию этана.

Таблица 21

Г	Ср	4\|	Т	Ср	1	Т	Ср
15	0,66		80	12,72		184,1 ***	3514****
20	1,59		9 0 *	686,90**		189,1	10,45
30	3,59		100	16,38		209,5	10,69
40	5,94		120	16,55		229,6	11,02
50	7,81		140	16,69		249,9	11,47
60	9,45		160	16,93		272,0	12,01
70	11,09		180	17,26		292,0	12,57

ДИпар-

8.	Рассчитать стандартную		энтропию сероводорода, если
/ а - / в - / с = 49,5-10-120		г 3 с м ®, а =	2, 0 = 1812,5; 3768,5 (2).
9.	Найти Кр при t	= 200 для реакции гидратации этилена

С2Н4 + Н20 (г) = С2Н6ОН (г)

Свойства реагентов приведены в табл. 22.

Таблица 22

В е щ е с т в о		( Д Я о б р )2 9 8		С Р
С2Н6ОН (г)	66,39	—56 510	2,16 +	49,7- 10-3 - Г — 15,5310- в - Т2
С2Н4	52,48	12 496	2,08 +	31,1- 10_ 3 - Т - 10,66- К Г " -Г 2
н20 (г)	45,13	- 5 7 798	7,55 +	1,3525 • 10_3 • Т + 0,8658 - 10“ в - f

Результаты

расчета

сопоставить со

значением

^47з =

1,74Х

X Ю-2 (среднее из экспериментальных данных). Для расчета вос

пользоваться уравнением

(IX, 7).

10.

Найти

AG298 и K29S для

реакции

B aS 04 (к) = Ва2+(р) + S 0 2"(p)

Для расчета использовать следующие данные:

Вещество

B aS 04 (к)

Ва2+

S 0 42

Дff° '

—345 440

— 128 360

—215800

S°m

31,6

2,3

4,4

11. Для реакции

СО + 2Н2 == СНзОН

предложено уравнение

Ig Кр = J L p l _

9,840 lg Т + 3,47 • 10_3 Т +

14,80

1. Определить AGa при

t = 390 и сравнить со

значением, най

денным на основании спектроскопических данных

(см.

условие

примера 4, стр. 248).

метанола

и сравнить с

Вычислить

для

AG^8, АЯ298 и о 298

наиболее

достоверными

значениями,

соответственно

равными

—39 060,

—48490

57,72;

для

расчета воспользоваться

значе

ниями:

(4 А 4 ,) с о - - 2 6 4 1 6 ,

(Л О « )СО- - 3 2

8101

-31,23

	& ) с о “	47'32
12.	На основании данных,	приведенных в	условии	за
дачи	9, найти уравнение зависимости константы		равновесия	от

температуры для реакции

приняв ЛСр =		0.	С 2Н 4 + Н 20 (г) =		С 2Н 6О Н (г)
приняв ЛСр =		0.
13. На основании данных, приведенных в условии задачи 9,
найти Km Для реакции
			С 2Н 4 + Н 20 (г) =		С 2Н 5О Н (г)
Для расчета воспользоваться методом Темкина и Шварцмана.
14.	Найти	при помощи уравнения (IX, 21)					константу		равнове
сия реакции				С + С 0 2 =	2 С О
				С + С 0 2 =	2 С О
при Т = 400, 800 и 1200, если
	(Ср)со =		6,887 + 0,5935 • 10-3 • Т +			0,462 • К Г 6 • 'Г2
		(Ср)с =	— 2,01 + 13,49- К Г 3- Т - 6 ,3 9				- 10_ 6 -7’2
	(Ср)со = 5 ,3 7 2 + 12,404- И Г 3 - Т -					4,78 • К Г 6 -Т 2
Необходимые для расчета значения заимствовать из условия
примера 9 и Приложения X.
Результаты сравнить с точным					значением		(см. решение			при
мера 11, стр. 221) и с результатами					решения		примера 9.
15.	При изучении			температурной зависимости				э. д.	с.	цепи
			P t I Н 2 1 K C l I K C l I H 2S I C d S
были	получены следующие данные: Е288= 0,54754,							Е298= 0,54452
и £ 308,2 = 0,54149 В.
Определить: 1) AG298; 2) (S^cas-					Д ля расчета воспользоваться
следующими		данными: (AG298)Cds =			— 33 100 и (AG°98)H2S =				-	7870;
(^29в)са == 12,3;		(-S298)HjS = 49,15 и (•S298)Hj =				31,23.
Результат сравнить с табличным значением энтропии, равным
17,0.
16. Определить тепловой эффект реакции
			P b + 2 A g C l = Р Ь С 12 + 2 A g
если э. д. с. элемента,				работающего за		счет	этого	процесса		при
t = 25, равна		0,490 В,		а температурный		коэффициент э. д. с. ра
вен —0,000 186 В/град.
Результаты сопоставить со значением, найденным расчетом по
теплотам образования, если (АЯ^8)РЬС1 =						— 85 500 и (А #298)а„С1 =
= 30 300.
17.	Найти	при помощи, уравнения (IX, 22)					константу		равнове
сия при t = 327 для реакции
				С 3Н в + Н 2 =	С 3Н 8

Результат сравнить с lg /CJP = 3,79, найденным по уравнению, составленному на основании экспериментальных данных. Для рас-- чета воспользоваться данными, приведенными в Приложении XI.

РАВНОВЕСНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ

1. РАСЧЕТ РАВНОВЕСНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

Состав равновесной смеси для реакции

ЬВ “р сС “|- = rR -f- sS “(-

в газовой фазе рассчитывается по уравнению

К =Kf-	Y R	- Y S					Д П
	Y R	- Y S	« R ‘ « S
	YB ' Yc		с	n R + n S +		+ п В + п С +	+ n n
	YB ' Yc		n B * п С	n R + n S +		+ п В + п С +	+ n n
							(X , 1)
где Y < и		— коэффициент активности			и число	молей каждого	компонента;
Пип — число молей инертного газа;				Р — общее давление;
			Ап = (nR + ns + . . . )		— (яв +	Я с + •••)

Значения Yi можно найти по рис. 31 (стр. 146) и Приложению IX. При низких давлениях Ку = 1 и Kf = Кр, т. е. константа равно

весия может быть выражена через парциальные давления

Кр =

(X, 1а)

где Pi — парциальные давления.

Если в реакции участвуют кристаллические или жидкие ве щества, то в уравнение (X, 1) следует включить их активности (в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам); однако большей частью их можно принять равными единице. Исключение составляют реакции, сопровождающиеся образованием растворов, а также реакции, в которых давление и температура очень велики.

Если реакция протекает в растворе, который можно считать идеальным, то

К=	CR • cs • • •	/____________ £____________	(Х.2)
К=	св ’ Сс • • •	\ «в + пс + • .. nR + tls + . . .	(Х.2)
	св ’ Сс • • •	\ «в + пс + • .. nR + tls + . . .
KN	кс

Для растворов электролитов константа равновесия выражается через активности ионов, причем активность каждого иона может быть заменена произведением концентрации на коэффициент ак тивности.

В расчетах обычно пользуются средними коэффициентом актив ности и мольностью

Y± = Y++ • Yl и	V	v 4 - V—
Y± = Y++ • Yl и	т± — т,JJ • m l
(для реакций Mv+- Av- = v+M*++	\~Аг	).

Примеры 1. Степень диссоциации азотноватого ангидрида на двуокись

азота при t =	0 и Р =	1 равна 11%.
Найти константу равновесия этой реакции.							К у= 1, и в соот
Р е ш е н и е .	Так как давление				невелико, то		К у= 1, и в соот
ветствии с уравнением		(X, 1)
			"NO,	(	I	V	' 1
	f	р	" N , O ,	\ " N O , +		% , о 4 /

Для расчета равновесного превращения будем пользоваться сле

дующей схемой		(в дальнейшем ее запись опускается):
Реакция		. .				N20 4 =	2 N 0 2
-И сходная		смесь (моль). .				1	О
Равновесная смесь			(моль)		.	1 — х	2х
					'	Г+^
Тогда в соответствии с найденным уравнением
		„	(2хг)	1	4х2
		* р ~ 1 - х ' 1 + х ”			1 - х 2
Подставляя	приведенное в условии значение					* = 0,11, получаем
		КР	4 . 0, И 2	0,0484	— 0,049
		КР	1 - 0 , II2	0,9879	— 0,049
2. Для реакции гидрирования пропилена
предложено уравнение			С3Нв + Н2 = С3Нв
предложено уравнение
__ 5 660		2,961	lg Т + 0,7668 • 10“ 3 • Т - 0,1764 • 10_6 • Р2 + 2,19
^6 А р	у-	2,961	lg Т + 0,7668 • 10“ 3 • Т - 0,1764 • 10_6 • Р2 + 2,19

Найти содержание пропана в равновесной смеси при Т — 800

иР = 1. Расчет произвести, исходя из следующего:

1)исходная смесь состоит из 1 моль пропилена и 1 моль во дорода;

2) в	равновесной	смеси содержится (1 — х)		моль пропана
( 2 n-i =	1).
Сравнить результат		расчета	с наиболее надежным значением
lg Яр =1,1911 и показать, что			оно не зависит от	способа вычи
сления.

Р е ш е н и е . Расчет"сводим в табл. 23.

Таблица 23

П е р в ы й в а р и а н т р а с ч е т а

В т о р о й в а р и а н т р а с ч е т а

	пс,н ,	1
	пн,	1 — X
	П С аН ,	X
	2 t nl	2 - х
		(1 - х ) Р
	р с,н .	2 - х
		(1 - х ) Р
		2 - х
		ъ
		to 1
	IK	х ( 2 - х )
	К Р	( \ - х ) 2Р
	X	(РКр + 1 ) ± у РКр + 1
	X	РКр + 1
		РКр + 1

Затем определяем Кр при Т = 800:

х/2

Х /2

1 - х

хР

( \ - х ) Р

„ 4(1 — х)

Х2Р

- 2 ± 2 ^ Р К р +1

РКр

,g Кр =	-	2,961 lg 800 + 0,7668. 10“ 3 • 800 -	0,1764 - 10“ 6 - 8002 + 2,19 =
	=	7,075 - .8,596 + 0,6134 — 0,1129 +	2,19 = 1,1695
		Кр = 14,77

Удовлетворительное совпадение со значением, приведенным в условии примера (расхождение составляет 4,9%), свидетельствует о точности уравнения.

Подставляя в найденные для х уравнения (см. табл. 23) зна чения Кр = 14,77 и Р — 1, получаем:

(1 -1 4 ,7 7 + \ ) - У 1 .	14,77+ 1	1 5 ,7 7 -3 .9 7
1 -1 4 ,7 7 + 1		15J7----- — 0,7482

т. е. в равновесной смеси будет

	0,7482	100 =		74,82
	2 - 0,7482	100 =		1,2518 = 59,8°/оС3Н 8
2) х	- 2 + 2 / 1 * 1 4 , 7 7 + 1	^	- 2	+ 2*3,97
2) х	1 • 14,77			: 0,4022
	1 • 14,77			14,77
т. е. в равновесной смеси будет			(1 — 0,4022) • 100 = 59,8% С3Н8.

Как и следовало ожидать, разультат расчета не зависит от ме тода вычисления.

3. При какой температуре теоретический выход серного ангид рида по реакции

s o 2 + -Го, = s o 3

будет равен	90%, если в	исходном газе содержится 6% SO2 и
12%02 и Р =	1?
Для расчета воспользоваться приближенным уравнением
	ДО0 =	- 22 6 0 0 + 21,4-Г

Р е ш е н и е . Равновесные парциальные давления равны:

PSOs= (^ЭО^нач' У

PSOt ( ^ S O JJ HSM У (PSOt)ua4

р 0 , = (йОг)нач — °>5^ (^ЭоХач

где у — степень окисления в момент равновесия, а индекс «нач» обозначает на

чальное состояние смеси.

Так как при Р =			1	/Cv = 1. то
^	_	PSO,	=	______________ (^50,)нач У_______________
Р	“	PSO, •		(PSO,U ( 1- У) [(р0,)нач - 0.5У (PSO,U4f ' 5

или

к__________________0,06-0,9______________________ = 2 9 5

р 0,06 - (1 — 0,9) (0,12 — 0,5 • 0,9 • 0,06)°*5 0,1-0,305

По уравнению		(IX, 3)
		ДО0 = - 4.575Г lg 29,5 « -			6,7257-
В	соответствии	с	приведенным	в условии		уравнением	ДG0 =
= ср(Г) получим
	-6 ,7 2 5 Г =	-	22 600 + 21,47,	откуда	Т =	9 9 6 0 0 = 803,6
						60,1ZO
4.	Найти выход		метанола при	t = 390 и Р = 300 по			реакции
			СО + 2Н2 =	СН3ОН

если ДОббз. 2~ 14 700; критические параметры заимствовать из При

ложения VIII.

Р е ш е н и е . В соответствии с уравнением (IX,3)

14 700 =			— 4,575 • 663,2 lg К
откуда
lg /С = — 4,845 =			5,155 и		ТС =	1,43 - 10~5
Величину Ку определяем			по значениям			я и т* (см. Приложе
ние IX).
Вещество				СО	Н2	СН3ОН
я				8,67	14,4	3,81
т				4,93	16,1	1,29
Y				1,143		1,1030,604
Поэтому	Усн,он			0,604
х.V~						■= 0,434
	2
Усо * Ун,				1,143- 1,ЮЗ2
В соответствии с уравнением				(X, 1)		-3
	“•434 U - K H 2 - W
'•43 • , 0 ' 5 -						( з 5 г ) '
ИЛИ	л:(3 —2х)2				_

	( 1 - х )		(2 — 2х)2		2,97

х определяем методом подбора:
х = 0,5;			ОК. 02		4,0 Ф 2,97
		-7ПГ“Т2 =
			0,5 • I2
х =	0,4;	0,4 • 2,22			2,24 Ф 2,97
		0,6 -		1,22 =
х =	0,45;	0 ,4 5 -2 ,12			= 2,98 « 2,97
		0,55- 1,12
Окончательно принимаем х =			0,45.
Следовательно, выход метанола равен
				. 1QQ ___ 910/
	3 - 2 . 0 , 4 5			1ии

5. Коэффициент активности компонента газовой смеси (у<) предложено рассчитывать, исходя из уравнения (IV, 2). Тогда, со четая уравнение

и уравнение (IV, 2), получим

in у{ =

128,, 1,

х‘,]

Для Нг берем Ркр + 8 и ТКр + 8.

Вычислить при помощи этого уравнения величину Ку для

реакции

С2Н< + Н20 = С2Н6ОН

при t = 350 и Р — 100 и определить Кр, если Kf = 0,00135. Результат расчета сравнить со значением Кр — 0,00149.

Р е ш е н и е . В соответствии с приведенным в условии примера уравнением и значениями #кр и РКр (Приложение VIII):

,	9.100 -282,9	(,	6 • 282,9г )	А Л„е „е _	- ппоее
g YC 2H 4	2 ,303 - 1 2 8 - 5 0 ,8 .6 2 3 ,2	\	623,22 ] =	0,006 5	1)9 355

		YCjH,=		0.985.
_		9 - 1 0 0 -6 4 7 ,3	( ,	6 • 647,Зг ^ __		ПП7Пл о _ Т пол«
g V H20	2 ,3 0 3 - 1 2 8 - 2 1 8 ,5 - 6 2 3 ,2		\	623,22	j
		YH 2O 8=3 0>833.
g Yc2H50 H	_	9-100
g Yc2H50 H		2,303 • 128 -

Yc,HjOH = О.750-

Поэтому

0,750	Kf _
0,985-0,833 ~ 0,914	И КР

0,00135

=0,001477

0,914

Расхождение между рекомендованным и найденным значением

К р составляет 0,9%.
6.	При изучении давления насыщенного водяного пара над рас
плавленными		щелочами	(КОН и NaOH) в присутствии					карбона
тов и хлоридов щелочных металлов получены для исходного спла
ва состава 93% КОН + 7% К2СО3 следующие данные:
Р, мм .		200	200	200	500	500	500	500
t .		340	360	380	340	360	380	400
Н20 ,	%	6,64	4,95	3,50	10,59	8,48	6,78	5,56
Определить теплоту гидратации едкого кали водяным паром до
содержания воды 6 %.
Р е ш е н и е .		В уравнении		lg/C =	срО/Г)	для реакции

КОН (ж) + Н20 (г) = КОН (р)

заменяем отношение К2/К1 отношением давлений насыщенного пара при одинаковом содержании воды в каустике (6 %). Послед

нюю величину находим, построив				в координатах температура —
содержание влаги изобары Pi = 200 мм и						= 500 мм. Тогда
. 5 0 0		ДЯ	/	1		1 \
lg	200 “	4,575	\ 620		664 )
ДЯ =	4,575 - 0,39794		- 620 - 664			_
		44

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425 / 3125 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
15.11.202212.62 Mб21230.pdf
#
15.11.202212.64 Mб21232.pdf
#
15.11.202212.71 Mб71235.pdf
#
15.11.202212.77 Mб121236.pdf
#
15.11.202212.77 Mб31237.pdf
#
15.11.202212.8 Mб11240.pdf
#
15.11.202213.03 Mб131245.pdf
#
15.11.20224.76 Mб21246.pdf
#
15.11.202213.05 Mб211247.pdf
#
15.11.202213.24 Mб41251.pdf
#
15.11.202213.25 Mб51252.pdf