Расчетно-графическое задание №1

По дисциплине «Физическая химия»

Раздел «Термодинамика»

вариант 1-21

Выполнил

Студент гр. ТМ-03 (подпись) С.В. Некрасов

Проверила

Проф., канд. техн. наук (подпись) Э.В. Дюльдина

Магнитогорск

2013

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

В начале расчета необходимо переписать формулировку задания, вписывая вместо многоточия исходные данные, взятые из табл.1. После подстановки стехиометрических коэффициентов (см. задание 21 в варианте 1) уравнение реакции примет вид:

Для удобства последующих расчетов составляем таблицу исходных данных, используя справочный материал.

Таблица 2

Исходные данные для термодинамического исследования реакции:

№ п/п	Вещество	, кДж/моль	, Дж/моль•К	Коэффициенты в уравне­нии =а + bТ + с'Т -2, Дж/моль∙К
				а
1	CO (Г)	-110,53	197,55	28,41	4,10	-0,46
2	Сl2 (Г)	0	222,98	37,03	0,67	-2,85
3	СОС12 (Г)	-219,50	283,64	67,15	12,03	-9,04

1. Составление уравнения зависимости от температуры величины теплового эффекта и изменения энтропии

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры определяется законом Кирхгофа (1):

Рассчитаем по уравнению (2):

Рассчитаем :

Рассчитаем :

Рассчитаем :

Рассчитаем :

Найдем тепловой эффект по уравнению (1):

Уравнение зависимости от температуры величины теплового эффекта:

Составим теперь уравнение зависимости от температуры изменения энтропии.

Изменение энтропии системы в результате протекания процесса определяется по уравнению (7)

Рассчитаем по уравнению (8):

Значения для соответствующих веществ приведены в таблице 2, после их подстановки получим:

Найдем изменение энтропии системы по уравнению (7):

Уравнение зависимости от температуры изменения энтропии:

2. Вычисление величин ,,ипри различных температурах и построение графиков в координатах ;;и

Определение теплового эффекта реакции при различных

температурах

Рассчитаем по аналогии тепловой эффект реакции для других температур заданного интервала (300 – 750 К) и данные занесем в таблицу 3.

Таблица 3

Величина при различных температурах для реакции:

T, K	300	350	400	450	500
	-108975	-109045	-109028	-108947	-108817
Т, К	550	600	650	700	750
	-108645	-108437	-108198	-107931	-107637

По данным таблицы 3 построим график (рис.1)

Рис.1 Зависимость теплового эффекта реакции

от температуры

Определение изменения энтропии при различных

температурах

Рассчитаем по аналогии изменение энтропии для других температур заданного интервала (300 – 750 К) и данные занесем в таблицу 4.

Таблица 4

Значения изменения энтропии при различных

температурах

Т, К	300	350	400	450	500
	-136,91	-137,13	-137,08	-136,89	-136,62
Т, К	550	600	650	700	750
	-136,29	-135,93	-135,55	-135,15	-134,75

По данным таблицы 4 построим график (рис.2)

Рис.2 Зависимость изменения энтропии от температуры для реакции

Расчет изменения стандартной энергии Гиббса

При расчете изменения стандартной энергии Гиббса для реакции воспользуемся уравнением Гиббса- Гельмгольца(9):

Рассчитаем по аналогии изменение стандартной энергии Гиббса для других температур заданного интервала (300 - 750К) и данные занесем в табл.5

Таблица 5

Значения изменения стандартной энергии Гиббса () при различных температурах

Т, К	300	350	400	450	500
	- 67903	-61051	-54195	- 47345	- 40507
Т, К	550	600	650	700	750
	- 33684	- 26878	-20091	-13324	-6576

По данным таблицы 5 построим график (рис.3)

Расчет константы равновесия

Константа равновесия связана с изменением стандартной энергии Гиббса соотношением (10):

Рассчитаем по аналогии для других температур за­данного интервала (300 - 750К) и данные занесем в табл.6.

Рис.3 Зависимость изменения Стандартной энергии Гиббса от температуры для реакции

Таблица 6

Константы равновесия для реакции

при различных температурах

Т, К	300	350	400	450	500
	3,33	2,86	2,50	2,22	2,00
	27,24	20,99	16,30	12,66	9,75
	6,75∙1011	1,31∙109	1,20∙107	3,15∙105	1,71∙104
Т, К	550	600	650	700	750
	1,82	1,67	1,54	1,43	1,33
	7,37	5,39	3,72	2,29	1,05
	1,59∙103	2,19∙102	4,13∙10	9,88	2,87

Реакции, для которых значения константы равновесия нахо­дятся в пределах от10^-3 до 10³ (10^-3 < K_p < 10³) принято счи­тать практически обратимыми. Уменьшение К_р с ростом темпе­ратуры означает, что равновесие реакции при этом сдвигается справа налево.

При 650 К реакция обратимая.

По данным табл.6 построим график (рис.4).

Рис.4 Зависимость от обратной температуры для реакции