Министерство образования

Российской Федерации

Магнитогорский государственный технический

университет имени Г.И.Носова

Кафедра химической технологии неметаллических

материалов и физической химии

Термодинамические расчеты равновесия химических реакций

Методические указания к расчету химического равновесия по курсу “Физическая химия” для студентов всех специальностей дневного и заочного образования

Магнитогорск

2003 г.

Оглавление

1. Формулировка задания ……………………………………………………..3

2. Исходные данные для выполнения задания …………………………….4

3. Пример решения задания…………………………………………………..18

3.1.Исследование 1 …………………………………………….……..…….18

3.1.1. Расчет изменения изобарной теплоемкости и теплового

эффекта ….…………………………………………………….……...18

3.1.2. Расчет изменения энтропии….………………………….……..22

3.1.3. Расчет изменения энергии Гиббса….……….……..……..……23

3.1.4. Вывод уравнения зависимости константы равновесия

от температуры ………………..………………………….….….…....24

3.2. Исследование 2. …………………………………………………..…..27

3.2.1.Определение количеств фаз, независимых компонентов и

степеней свободы………………………………………………….….27

3.2.2. Определение возможного направления реакции……………...28

3.2.3. Определение равновесного состава газовой смеси…………...29

3.2.5. Другие случаи расчета равновесного состава газовой смеси..30

3.2.5. Установление направления смещения равновесия…………...33

Список библиографических источников…..…………………………………..34

Приложение 1. Требования к выполнению задания..…………………...……35

Приложение 2. Образец оформления титульного листа……………………...36

1. Формулировка задания

1.1. Исследование 1

Для реакции aA+bB=cC+dD+eE(вариант и номер задания указаны в колонках 1 и 2 табл.1), где A, B, C, D – вещества – участники реакции (колонки 3-7 в табл.1); a, b, c, d,e– стехиометрические коэффициенты реакции выполнить следующее:

1.1.1 Составить уравнение зависимости от температуры величины теплового эффекта _Н_т = f(T) и изменения энтропии_S_т = f(T).

1.1.2 Вычислить величины ­­_C_p,_H_{т , }S_т, _G_ти lnК_рпри нескольких температурах, значения которых задаются температурным интервалом и шагом температур (колонки 8 и 9 в табл.1). Полученные значения используются при построении графиков в координатах ­­_C_p – Т;_H_т– T;_S_т– T; _G_т– T и lnК_р– 1/T.

1.1.3 Пользуясь графиком lnК_р– 1/T , вывести приближенное уравнение вида lnК_р= А/T + B, где А, В – постоянные.

1.2. Исследование 2

1.2.1. Используя правило фаз Гиббса, для рассматриваемой системы определить количества фаз, независимых компонентов и число степеней свободы.

1.2.2. Определить возможное направление протекания исследуемой реакции и равновесный состав газовой фазы при давлении (кПа) и температуре (К), указанных в колонках 16 и 17, соответственно, табл.1. При решении задачи использовать выведенное в исследовании 1 эмпирическое уравнение lnК_р=А/T+B и данные об исходном составе газовой фазы (колонки 11 – 15 в табл.1).

1.2.3. Установить направление смещения состояния равновесия расматриваемой системы при:

а) увеличении давления (постоянная температура);

б) увеличении температуры (постоянное давление).