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

= 5 5 0 7 8 Д ж - м о л ь 4

Э н т а л ь п и я р е а к ц и и п р и Т = 4 0 0 К :

AfW298( N 0 2 )J -

1 6 9 2 8 - 7 8 6 6 = 9 0 6 2

Д ж - м о л ь ” 1

V 4 O= ^ /& 8+ (\/4O- V #)J

= 55078 + 9062 =

= 6 4 1 4 0 Д ж - м о л ь ” 1

Э н т р о п и я р е а к ц и и п р и Т = 4 0 0 К :

- |S 4 O O ( N 2 0 4 ) - 5 2 9 8 ( N 2 0 4 ) j =

9 2 , 7 8 - 2 4 , 9 2 = - 2 , 1 4 Д ж - м о л ь 4 - К 4

О

т к у д а :

Д г 5 4 0 0 =

1 7 5 , 8 4 - 2 , 1 4 =

1 7 3 , 7 0 Д ж м о л ь - ' - К ' 1

И з м е н е н и е э н е р г и и Г и б б с а :

A f G J o o

=

6 4 1 4 0 - 4 0 0 - 1 7 3 , 7 0 = - 5 3 4 0 Д ж - м о л ь 4

К о н с т а н т а р а в н о в е с и я

:

5340

КрА(Ю=е*'Ш т

=4,Ш-

О

т н о ш е н и е :

К р , 4 0 0 / К р , 3 3 6 = 4 , 9 8 1 / 1 , 2 7 = 3 , 9 2 .

3 . Д л я

р е а к ц и и

N

H 4 B r (T) = N H 3(r)

+

Н В г (г ), п р о т е к а ю щ е й п р и

Т = 6 0 0 К ,

о п р е д е л и т ь д а в л е н и е г а з а м о ж н о с п о м о щ ь ю з . д . м . :

W

k

Нз.

(1)

^ Ы Н

4 В

г , т

г д е

- A

r G

r

К р = е

RT

(2)

Дг^боо = ^г^боо

600Дг5боо

(3)

^

Д Х о о = ^ 2 ° 9 8 + 3 0 2 Д г С р .

ArH% = A

f ^

98( N H 3 ) + Af #298(HBr)" A f ^

2

9

8

( N H

4 B

r )

=

= _

45 9 0 0 - 3 6 4 4 0 + 2 7 0 100 =

1

8

7

7 6 0

Д

ж

- м о л ь ' 1

= 3 5 , 6 3 + 2 9 , 1 4 - 8 8 , 7 0 = - 2 3 , 9 3 Д ж - м о л ь " ' - К " ‘

Д г Я 6° о о =

1 8 7 7 6 0 - 2 3 , 9 3 ( 6 0 0 - 2 9 8 ) = 1 8 0 5 3 3 Д ж - м о л ь ' 1

Дг^боо =Дг^298 +АгСр *П298

Д

А

= А

№

) + S298(HBr) - 52°98(NH4Br) =

= 1 9 2 , 6 6 + 1 9 8 , 5 9 - 1 1 2 , 8 0 = 2 7 8 , 4 5 0 Д ж - м о л ь ' ' - K ' 1

Э н т р о п и я п р и Т = 6 0 0 К :

Д

А

= 2 7 8 , 4 5 0 - 2 3 , 9 3 1 п —

= 2 6 1 , 7 0 Д ж - м о л ь ' ' - K ' 1

2

9 8

A r G g o o =

1 8 0 5 3 3 - 6 0 0 - 2 6 1 , 7 0 = 2 3 5 1 5 Д ж - м о л ь ' 1

Р е а к ц и я о т н о с и т с я к н е с а м о п р о и з в о л ь н о п р о т е к а ю щ е й

п р и

Т =

600 к .

К о н с т а н т а К р :

-23515

К р = е 8’314- б 00 = 8 ) 9 7 . 1 0 ~ 3

П о

з . д .

м . :

К р = Р Н В г • P N H 3 - г д с К р = К 'р - Р Н н 4 В г , т •

Т а к к а к р Н В г

= P N H j , т о г д а

pNH3

= -Рнвг = ^

= л/8,97-10- 3

= 9,47 • 10'

2 атм,

т о г д а общ

= ^HBr + T’NH 3 = 18,94 -10- 2

атм.

В а р и а н

т

6

1 . Д л я в ы ч и с л е н и я

к о о р д и н а т т р о й н о й

т о ч к и

д л я

ж и д к о й , т в ё р д о й и

п а р о о б р а з н о й

Н С О О Н

( м у р а в ь и н а я

к и с л о т а )

и с п о л ь з у е м

у р а в н е н и е

\ё Рж = 7 , 8 8 4 - 1 ^

( 1 )

l g / V , = 1 2 , 4 8 4 - ^ -

( 2 )

l g P T B = l g / V

( 3 )

Т о г д а :

7 , 8 8 4 - 1 8 6 0 = 1 2 , 4 8 4 - 3 1 б ° -

( 4 )

т

т

Д а в л е н и е н а д т в ё р д о й м у р а в ь и н о й к и с л о т о й р а в н о :

1 е Рт = 1 2 , 4 8 4 - ^ ^ - = 1 , 3 0 4 ;

°

Г п л

2 8 2 , 6

Р т

=

2 0 , 1 3 м м р т . с т . = 2 0 , 1 3 * 1 3 3 , 3 = 2 6 8 4 П а .

*пл

А 5 Я ° =

RT2

- = 8 , 3 1 4 ( 2 8

2

, 6

) 2 J ^ 1

2 , 4 8

6 "

=

= 8 , 3 1 4 • 2 8 2 , 6 2 • 2 , 3 0 3 •

= 6 0 5 0 5 Д ж м о л ь "

2 8 2 , 6 2

Д

m

М ° = ДСЯ ° -

ДАЯ ° =

6 0 5 0

5 - 3 5

6 1 3

= 2 4 8 8 1 Д ж м о л ь - '

s

с

И з м е н е н и е э н т р о п и и :

А

о О _ А т я ° = 2 4 8 8 1 =

8 8 , 0 7

Д ж м о л ь - | К - 1

т

Г п л

2 8 2 , 6

2 . а ) Р а в н о в е с н ы й с о с т а в д л я р е а к ц и и

/ / - C g H

18 ( г ) = СбН4(СНз)2(г) +

4 Н

2

1 — л '

*

4 х

lgx = -0,9997;

* = 0,100.

*с н

(СН)

= £^100= _одооаоо _

7 ’14

%

С6Н4 (СН3)2

1 + 4х

1 + 4 . 0 Д 0 0

4х

100

хН>=- 1,400

=

2 8 , 5 7

/ 0 ’

V c>H'»=^

S

r

l00 =64'28%'

3 . И о д и в о д о р о д п р и Т = 2 9 8 К р е а г и р у ю т п о с х е м е :

Н

2

+ 1 2(г) =

2 Н 1 (г)

и и м е ю т к р = 6 5 0 . Р а в н о в е с н о е д а в л е н и е н а д с и с т е м о й

Ь(т)= 1ад

р а в н о п р и 2 9 8 К

P J 2 > г = 0 , 3 3 м м р т . с т .

Э н т а л ь п и я

р е а к ц и и

= 2 6 6 0 0

Д ж - м о л ь " 1

К о н с т а н т у

р а в н о в е с и я д л я

г е т е р о г е н н о й

р е а к ц и и

п р и

Т =

4 0 0

К

о п р е д е л я ю т п о

у р а в н е н и я м д л я р е а к ц и й :

Л

1.Н2 +1:

К \

Т = 2 9 8

К 1Р =

- >

2 Н 1 (Г)

п р и

К

6 5 0

2(г)

Ч(т)

KD

-> Ь(г)

п р и

Т =

2 9 8

К

Р \2,т =

=

^ > 3 3

2. h r

----------- р-

1:12(г)

К III

Т =

* Ш =

9

З . Н 2 +

>

2 Н 1 ( Г)

п р и

4 0 0

К

l n ^ ^ l n ^ + l n ^ 1,

где

I n

A T *11

= I n 6

5 0

+ l

n

^

=

6 , 4 7 7 -

7 , 7

4

2

= - 1

, 2

6 5 :

p

7 6 0

K

lp l

= 0

, 2

8

2 .

Т о г д а :

1пА Гп 1 п - | П ^ Ч 1

,

2 Д

ГЯ

° ( 7 2

- 7 j )

_

^

2 - 2 6 6 0 0 ( 4 0 0 - 2 9 ^

= 4 2 6 4 ;

п л

р , 4 0 0 - 1 п л :л298+ —

R .T

j 2

’

8 , 3 1 4 - 2 9 8 - 4 0 0

В а р и а н т 7

1 .

Н а п р а в л е н и е п р о т е к а н и я п р о ц е с с а

С 2 Н 6 = С 2 Н 2 + 2 Н 2

Р

• Р^

•

ArG° = -RT InКр + RT l n - ^ — ^

Р с

2 Н 6

М о л ь н ы й с о с т а в с м е с и :

- ”с2н2 _

— -—

= -

= 0,166;

Л' С 2 Н

2 -

5 л

1+3+ 2

6

*н2 =|

=°’334;

П а р ц и а л ь н ы е

д а в л е н и я

в е щ е с т в в

и с х о д н о й

с м е с и с о г л а с н о

з а к о н у Д а л ь т о н а Pj =

X} • Р р а в н ы :

Р с 2 Н 2 = Ю • 0 , 1 6 6 = 1 , 6 6 а т м ;

? Н 2

= 1 0 - 0 , 3 3 4 = 3 , 3 4 а т м ;

A TG ? = T ~ 1 п 5 , 6 + I n

1 , 6 6 - 3 , 3 4

8 , 3 1 4 =

5 , 0

= Г ( - 1 , 7 2 2 + 1 , 3 0 9 ) • 8 , 3 1 4 = - 0 , 4 1 3 • 8 , 3 1 4 • Т = - 3 , 4 2 3 3 • Г

Д ж - м о л ь 4 .

И з м е н е н и е э н е р г и и

Г и б б с а м е н ь ш е н у л я , р е а к ц и я

о т н о с и т с я к

с а м о п р о и з в о л ь н о м у

т и п у ,

р а в н о в е с и е

р е а к ц и и

с д в и н у т о

в

с т о р о н у

п р о д у к т о в .

2 . Д л я р е а к ц и и

С Н 4 + N H 3 = H C N + З Н 2

1 - х

\ - х

х

Зх

з а к о н д е й с т в у ю щ и х м а с с з а п и ш е т с я в т а к о м в и д е :

р

_

х р

•

^HCN ~ ~2 + 2х '

р

- 1 * р

■

(2 )

Нз

2 + 2 * ’

^сн.4

_ (1 - Х ) Р .

2 + 2* ’

_(1 ~х)Р

2 + 2х

Подставив (2) в (1), получим:

JC(3X)3

21х 4

. - Ь .

(3)

Кх = (1 -л)222(1 4-л)2

4(1-X2)2

Р

JVКрп

0,0043

^■v=-f = ----- . =0,0268'

304^

760

V/uuy

Извлекая корень квадратный из (3), получим:

Vo,0268 = 0,1697 =

f- ;

1-д:2

0,1697 —0,1697дс2 = 2,598л:2;

дс2 = 0,0613;

х = 0,247

Состав равновесной смеси:

а )

Д еН° =

3 0 6 , 2 7

• 2 9 5 0 = 9 0 3

4 9 6 , 5 Д

ж ;

б )

д

5 0 _

А е Я ° _

9 0 3 4 9 6 , 5

2

4 5 5 . 2

Т Т ж - К '1:

е

Т

3 6 8

в ) у

_ » К Г _ 3 4 , 3 - 0 , 0 8 2 0 6 - 3 6 8

i 0 3 5 , 7 л ;

"

Р

1

е )

A e G n a p = 0 .

В

а р и а н

т 8

СН4 = 2Н2 +

С(тв)

( 1 )

п р и Т - 9 0 0 К , Р = 1 , 2 а т м и д ^ о д ^ С Н

, * ) = 2 3 9 1 Д ж - м о л ь -1 1 о п р е д е л я е т с я

н а о с н о в е и з о т е р м ы х и м и ч е с к о й р е а к ц и и

Д г ^ 9 0 0 = - R T ln K p

(2)

=

0 , 8 0 8 7

•

2 .

Д л я р е а к ц и и о к и с л е н и я T i

T i + H

20 (r) =

T i O ( T) + Н 2

п р и Т = 1 6 0 0 К , Р = 1 а т м

с о д е р ж а н и я Н 2 0 и Н 2 , п р и к о т о р о м н е б у д е т п р о х о д и т ь о к и с л е н и е T i , с

п о м о щ ь ю у р а в н е н и я :

д гс £ = ДгС&оо+ ЯГ1п - ^

- = о •

(1)

Ин20,г

И з м е н е н и е э н е р г и и Г и б б с а :

д А о

= AfGl0600(TiOTB)- A f G

i % o ( H

2O r ) =

( 2 )

П о д с т а в и в ( 2 ) в ( 1 ) , п о л у ч и м :

Д 7 Т п Р Н 2о ) Г = - 2 3 7 2 4 0

и л и

1пР,н2о,г

2 3 7 2 4 0

= - 1 7 , 8 3 4 -

8

, 3 1 4 1 6 0 0

О

т к у д а :

р

_

-17,834

0120,г -

е

ИЛИ

Р Н 2 о , г = 1 , 7 9 • 1 0 “ 8 а ™

и л и 1 -8 ' 1 0 ’ 6 %-

3 . В ы ч и с л е н и е

Д е £ / ^

, Д

, Д е

5 ^ ,

Д е А ^

и Д eG® д л я и с п а р е н и я

»

е

l g

Р ( м м

р т . с т . )

1206,35

= 6,8975 - 220,2 +1

п р е д с т а в л е н о н и ж е .

( г = 2 7 3 , 1 5 + г ;

/ = Г - 1 7 3 , 1 5 ;

Т = 2 7 3 , 1 5 + 8 0 , 1 3 ^ = 3 5 3 , 2 8

К ;