Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сборник задач по термодинамике физико-химических процессов. Решение задач

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
32.07 Mб
Скачать

а = 82929

Уравнение для зависимости Af G j — f

(7") имеет вид

Af G ? = 82929 + 156,80

Т

7.9. Метод Киреева В.А. для расчёта энергий Гиббса и энтальпий однотипных реакций

7.9.1.Решение задач

1.Для 1-ой реакции: С2Н4+ Н2= С2Н6

A rG 298j = -32930 -68140 = -10170 Дж-моль-1

A r#298,I = "84670-52300 =-136970 Дж-моль-1

Для И- ой реакции: СзНг, + Н2 = С2Н$

A rG298,H = -23530 - 62700 = -86230 Дж-моль-1

Согласно методу Киреева В.А. составляем следующее уравнение: Д г^298,1 ~ Д г^298,Н = \ H 29S,l “ А г#298,Н

И Л И

-101070 - (-86230) = -136970 - Ar#298,ll

Af7/29gji = —122130 Дж-моль По табличным данным:

Д ,«298,11 = -A f Й298(С3Н 8) - Af Н 2°98(С 3Н 6) =

= -103850 - 20410 = -124260 Дж-моль-1

Разность:

А (Лг#298,и )= -124260 + 122130 = -2 1 3 0 Дж-моль-1

Это удовлетворительное совпадение.

342

Ab = 6(C6H5Clr ) + 6(HClr ) - 6(C6H6 r) - b(C12>г) =

= 0,38892 + 0,046 - 0,40012 - 0,00067 = 0,03413 = 34,13-10 3

Ac = с(С6Н5С1г) - c(C6H6 г) = (-166,25 +169,87) • 10"6 = 3,62 • 1СГ6

Ас = с'(НС1г) - с'( С12 г ) = (1,09 + 2,85) 105 = 3,94 105

Изменение энергии Гиббса определится по уравнению :

344

3. Определяем по закону Гесса А г^298 и А гС р -

Д г# 298 = Af ^298(изо- С4Н,о,г) - Af H$9g(H- С4Н10г) =

 

= -134520 -

(-126150) = -8370 Дж-моль"'

д г4 > 8 = S % ( U 3 0 - C 4H10ir) - S?98( H - C 4H 10,r ) =

 

 

= 294,64 - 310,12 = -15,48 Дж-моль"'-К'1

А а =

д ( 2 - М П ) - а ( « - С 4Н 10г) =

9,61 - 18,23 = - 8,62.

 

A b =

b ( 2 - M U ) - b ( H ~ - C 4H l 0 j . ) =

(344,79 -

303,56)-Ю”3

=

41,23-10"3

 

 

 

Ас = с( 2 - М П ) - с(н - С 4Н 10г) =

(-128,83

+ 92,65)-10”6

=

36,14- Ю"6 Откуда:

ДrG? = -8370 + 15,48• Т - Г(-8,62М0 + 41,23• 10_3М, - 36,14• 10"6М2)- Подставляя численные значения Т, получим:

A rG 298 = - 8 3 7 0 + 15,48 298 = - 3 7 5 6 Дж-моль- '

Д.<Зоо=“8370f 1$48-400-40Q-8,62- 0,03921-41,23 0,013-3614- 0,0043=

=-2195 Дж-моль-1

\6soo=_837^1548-500-50Q-8,62-0,1133+41,23-0,0407-3614-0,014=

= -727 Дж-моль"1

Дгбйоо=-8370+15,48-600- 60С(-8,62- 0,1962+4 3,23-0,0759-3614- 0,0303 =

= 713 Дж-моль”1

Выводы:

а) Равновесие реакции сдвинуто вправо до Т = 500 К; при Т > 600 К равновесие сдвинуто влево.

б) Данные по А ГС?298’ рассчитанные двумя методами, совпадают.

346

2. Изменение ,0 щ для процесса затвердевания свинца:

РЬж ** РЬтв + AfG^jn

определяется с учётом пары химических реакций:

 

РЬТВ+ С12,г = РЬС12#тв + &rGT,l,

(1)

РЬж + С12,г = РЬС12,тв + ArG?>n,

(2)

где

 

 

= 356573 -

34.656Г In Т +15,112 • 1(Г 3Г 2 -

 

 

-1 2 ,4 6 8 • 10“6 Г 3 + 1 0 0 ,4 5 0 Джмоль4

ArG® ц = 347573

- 3 9 , 1327Т пГ + 5,907 • 10_37’2 +

 

+ 24,476 • 10_бГ 3 + 2 1 4 ,2 2 0 Джим,-'

Вычитая из (2) уравнение (1), получаем:

РЬж ** РЬТВ+ ArG?,in

Подставляя приведённые выше уравнения, получим:

= (347573 - 356573) - (39,132 - 34,156)7 InГ +

+(5,907-15,112)-10‘3Т2 +

+(24,476+12,468) • 10“б7 3 + 214,220 -100,450 *

или

—Зт,2

 

ArG ? jn = - 9000 “ 4 ,9 7 6 7 InТ - 9,205 • Ю"0 ^ +

 

+ 36,944• 10"67 3 + 1 1 3 ,7 7 Дж-моль' 1

0

 

3. Для составления уравнения A rG y = G(T) реакции

 

2 С + З Н 2 = С 2 Н 6 + Д гО ? 1|1

0 )

 

используются энергии Гиббса двух реакций:-

 

2 С + 2 Н 2 = С 2 Н 4 + A rG ? tI

(2)

 

348

Д ГС ? ,П = -6 0 2 4 9 ,6 + 103,97Г

(5)

Складывая (2) и (3), получаем (1):

ArG l m = A cG°TA+ \ G ° TM =

= -35145,5 - 60249,6+(123,35 + 103,91)Т

или

ArG ?jIH = -95395,1 + 230,3 2 Г

Численные величины A rG^ щ при Т = 298, 500 и 800 К равны:

A|.G"29g ш = “ 2 ^ 7 5 9 ,7 Дж-моль1

^г^500,Ш = 1 9 7 6 4 ,9 Дж-моль-1

A rGgoo ш — 8 8 8 6 0 ,9 Дж-моль1

При Т - 298 К реакция относится к самопроизвольному типу в прямом направлении, а при Т = 500 и 800 К - к несамопроизволыюму типу,

5. Для расчёта Aj-G^g щ реакции:

1^2^г

^тв “ С О г + Н 2)Г + A rG29 g jn

(1)

используем следующие две реакции:

 

^ 2 ^ ж "*’ ^ тв С О г + 0-2,г 1 2 5 1 0 1 ,6 Дж-моль-1

(2)

Н 2О г о

Н 2О ж —4 4 0 1 1 ,5 Дж-моль-1

(3)

Складывая (2) и (3), получим (1):

Дг^298,Ш = д гС298.1 + Аг^298.п = 125101,6-44011,5 = 81090,1 Дж-моль-1

Реакция относится к несамопроизволыю протекающим в прямом

направлении. Равновесие сдвинуто влево в сторону исходных веществ.

 

6. Для определения A rG 298jj i реакции:

 

С 3Н 8,г = С 3Н 6,г + Н 2,г + ^1-^298,111

О)

350