лекции / Лекция-2-.15.02.22
.pdf
СООТНОШЕНИЕ МЕЖУ СТЕПЕНЯМИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ
Из уравнения (3) можно определить степень
превращения хв если известна хА и наоборот: |
||||||||
(NA – NA,0)/ A = (NB – NB,0)/ B или NA,0хА/ A = NB,0хВ/ B, |
||||||||
x |
|
N |
А,0 |
ν |
B |
x |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
B |
|
N |
|
|
ν |
|
A |
|
|
|
В,0 |
A |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Откуда следует что
1)Для смеси исходных веществ, взятых в стехиометрии
хА = хВ
2)Если имеется избыток одного из реагентов, допустим В:
NА,0 |
|
νB |
тогда хА > хВ |
||
N |
В,0 |
ν A |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
||
РАСЧЕТ N i В СЛОЖНЫХ РЕАКЦИЯХ
Для сложной реакции (6) с j – направлениями разложения вещества А:
Ni |
Ni,0 |
|
νij |
NA,0 xAj ) |
|
|
|||||
|
|
j |
ν |
Aj |
|
|
|
|
|
||
где xAj – частное значение степени превращения ключевого вещества А в j-ой реакции.
Выход продукта
Выход продукта - отношение количества исходного вещества, превращенного в продукт к исходному количеству этого вещества.
Для продукта R: ЕR =
N |
А R |
|
|
|
|||
|
|
||
N |
А 0 |
|
|
|
|
|
|
А(NR–NR,0)/ RNА,0
Для простой реакции: ЕR=хА
Для сложной реакции, например,
ЕR=SR хА
S |
|
|
|
A |
N |
R |
N |
R0 |
|
|
|
|
|
||||||
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
R |
|
N |
|
|
|
NN N |
R0 |
|
|
||||||||
|
|
S |
|
|
|
AA0 |
R A |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
N |
A0 |
N |
A |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Селективность (избирательность)
Интегральная селективность по продукту отношение количества исходного вещества, превращенного в данный продукт, ко всему количеству превращенного реагента. Если R-целевой продукт :
S |
|
|
N |
А R |
|
|
|
|
ν |
A |
N |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
R |
N |
|
N |
|
|
ν |
R |
( N |
А,0 |
N |
A |
) |
||
|
|
А,0 |
A |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА В ХИМИЧЕСКОМ ПРЕВРАЩЕНИИ
Количество тепла, выделившееся или поглощенное при
протекании реакции, определяется тепловым эффектом реакции QP или изменением энтальпии реакции Hр, причем
QP = Hр. Тепло химической реакции рассчитывают q, исходя из термохимического уравнения:
AA + BB + ... = RR + SS + ... + QP
где QP тепловой эффект реакции. В литературе тепловой эффект QP обычно приводится по отношению к стехиометрии реакции и тогда расчёт общего количества тепла q в простой реакции производится по уравнению:
q = Qp Ni / i = Qp(NA – NA,0)/ A = Qp(NB – NB,0)/ B=Qp (NR – NR,0)/ R =
…
где Ni количество прореагировавшего исходного вещества или образовавшегося продукта.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
Они позволяют:
1)Определить вероятность или возможность химической реакции;
2)Выбрать условия, позволяющие провести целевую реакцию с максимальной степенью превращения, близкой к равновесному, воспрепятствовать протеканию побочных реакций ;
3)Рассчитать константу равновесия, равновесный состав реакционной смеси
итепловые эффекты реакций.
Возможность протекания химической реакции оценивается по величине и знаку энергии Гиббса.
при GР,Т 0 протекание реакции возможно; при GР,Т 0 протекание реакции не возможно;
при GР,Т = 0 реакционная система находится в равновесии.
где GP,T - изменение энергии Гиббса при превращении исходных веществ в продукты при температуре Т и давлении Р(изотерма Вант Гоффа).
GРТ = G0Т + RTlnKp
РАСЧЕТ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ И РАВНОВЕСНОГО СОСТАВА СМЕСИ
По определению константа равновесия Kp =
|
с |
ν |
R с |
ν |
|
k |
|||
|
|
|
S |
|
|||||
|
|
R |
S |
|
|
1 |
|||
|
с |
ν |
A с |
ν |
B |
k |
|||
|
|||||||||
|
|
|
|||||||
|
A |
B |
равн |
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
При равновесии GТ,Р = 0 и тогда G0Т = RTlnKp
|
|
G0T |
|
|
|
|
|
|
|
Кр е |
RT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где G0 |
= H0 |
– T S0 |
; |
H0 |
T |
и S0 |
T |
-изменение энтальпии и |
|
Т |
|
T |
T |
|
|
|
|
||
энтропии реакции в стандартных условиях.
ВЫБОР УСЛОВИЙ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ПРЕВРАЩЕНИЯ, БЛИЗКОЙ К РАВНОВЕСНОМУ ЗНАЧЕНИЮ Хр (ПРИЕМЫ СДВИГА РАВНОВЕСИЯ)
Изменение химического равновесия достигается изменением внешних условий. Направленность влияния определяется правилом, называемом принцип Ле-Шателье, заключающемся в следующем: если воздействовать на систему, находящуюся в химическом равновесии, то состояние системы изменяется таким образом, чтобы ослабить это воздействие.
Проиллюстрируем принцип Ле-Шателье на конкретных реакциях окисления диоксида серы и дегидрирования этилбензола.
ВЛИЯНИЕ Т, Р, СОСТАВА ИСХОДНОЙ СМЕСИ (ИЗБЫТОК ОДНОГО ИЗ РЕАГЕНТОВ, РАЗБАВЛЕНИЕ ИНЕРТНЫМ ВЕЩЕСТВОМ) НА Кр и хр
Не забыть известный прием: удаление продукта из зоны реакции!