Физическая химия. Химическая термодинамика. Методические указания

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

11.08.2026

Размер:

551 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

17. по знаку GТ реакции определяем, в какую сторону пойдет реакция самопроизвольно при общем давлении 10 атм и температуре Тср, если в начальный момент взять по одному молю каждого исход- ного вещества и по 2 моля продуктов; для этой цели применяем урав- нение изотермы химической реакции Вант-Гоффа (не забудьте, что в константу равновесия дают вклад только газообразные вещества!);

18. используя связь между UТ и HТ, определяем значение UТ при той же температуре Тср, используя данные, полученные на ЭВМ;

19.рисуем графики температурной зависимости HТ, GТ и lnKp, полученные двумя приближенными методами расчета и точным расчетом на ЭВМ (по три кривой на одном графике для каждой функции); не забудьте, что на осях координат откладывают только деления шкалы;

20.анализируя приведенные в распечатке таблицы и другие данные, даем рекомендации по увеличению выхода продуктов путем изменения общего давления и температуры;

21.даем в отчете общие выводы по работе.

ЛИТЕРАТУРА

1.Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия, 1987, 687 с.

2.Мищенко К.П., Равдель А.А. Краткий справочник физико- химических величин. М.:Химия, 1972, 159 с.

		Приложение 1
	Таблица вариантов задания

№№	Реакция	Тмакс, К
1	Fe3O4 (s) + H2 = 3FeO(s) + H2O	800
2	H2 + CO2 = H2O + CO	2400
3	4CO + 2SO2 = S2 + 4CO2	1700
4	H2S + CO2 = H2O + COS	1600
5	CO + PbO(s) = CO2 + Pb(s)	540
6	4H2S + 2SO2 = 3S2 + 4H2O	1300
7	FeO(s) + CO = Fe(s) + CO2	500
8	CH4 + CO2 = 2CO + 2H2	1400
9	2CO2 = 2CO + O2	2000
10	6C(s) + 3H2 = C6H6	1400
11	SO2 + Cl2 = SO2Cl2	460
12	CO + Cl2 = COCl2	700
13	PCl5 = PCl3 + Cl2	800
14	2NO2 = 2NO + O2	1100
15	PbO(s) + H2 = Pb(s) + H2O	540
16	2SO2 + O2 = 2SO3	1100
17	C2H4 + H2 = C2H6	1400
18	2H2O = 2 H2 + O2	2400
19	Sb2S3 (s) + 3H2 = 2Sb(s) + 3H2S	800
20	2N2 + O2 = 2N2O	2000
21	2CuCl(s) + H2 = 2Cu(s) + 2HCl	620
22	C(s) + 2H2 = CH4	1600
23	2HI = H2 + I2	1000
24	H2S = H2 + (1/2) S2	1800
25	2HI + (1/2) O2 = H2O + I2	1000
26	CaCO3 (s) + H2S = CaS(s) + CO2 + H2O	1000
27	CO2 + CS2 = 2COS	1100
28	CaO(s) + 2HCl = CaCl2 (s) + H2O	1000
29	2H2O + 2Cl2 = 4HCl + O2	1400
30	CaC2 (s) + 4H2 = Ca(s) + 2CH4	700
31	FeO(s) + H2 = Fe(s) + H2O	620
32	Fe3O4 (s) + 4H2 = 3Fe(s) + 4 H2O	700
33	C(s) + 2H2O = CO2 + 2H2	1100
34	2CO + S2 = 2COS	1800
35	2NO2 = N2 + 2O2	2000
36	Cl2 + H2O = 2HCl + (1/2) O2	1400
37	2H2 + S2 = 2H2S	1800
38	N2 + O2 = 2NO	2400

39	(1/2) S2 + 2H2O = SO2 + 2H2	1800
40	H2 + Cl2 = 2HCl	1400
41	S2 + 4CO2 = 2SO2 + 4CO	1800
42	2CO + 2H2 = CH4 + CO2	1400
43	CH4 + 2S2 = CS2 + 2H2S	1500
44	N2 + 3H2 = 2NH3	1800
45	C2H4 + S2 = 2C(s) + 2H2S	1400
46	2AgCl(s) + H2 = 2Ag(s) + 2HCl	680
47	CaC2 (s) + 4H2 = Ca(s) + 2CH4	680
48	ZnS(s) + H2O = H2S + ZnO(s)	1100
49	CO2 + C(s) = 2CO	1200
50	2N2 + 6H2O + 3C(s) = 4NH3 + 3CO2	1800
51	2ZnO(s) + C2H4 = 2Zn(s) + CO2 + CH4	650
52	H2S + 2O2 = SO3 + H2O	1800
53	N2O4 = 2NO2	700
54	Fe2O3 (s) + 3H2 = 2Fe(s) + 3 H2O	620
55	C6H12 = C6H6 + 3H2	1000
56	4NH3 + 3CO2 = 2N2 + 6H2O + 3C(s)	1800
57	H2 + (1/2) S2 = H2S	1800
58	2HCl + (1/2) O2 = Cl2 + H2O	1400
59	SO2 + 2H2 = (1/2) S2 + 2H2O	1800
60	2SO2 + 4CO = S2 + 4CO2	1800
61	SiO2 (s) + 4HF = SiF4 + 2H2O	1400
62	MnO2 (s) + 4HCl = MnCl2 (s) + Cl2 + 2 H2O	700
63	CaS(s) + CO2 + H2O = CaCO3 (s) + H2S	1000
64	2Cl = Cl2	1400
65	C2H4 = C2H2 + H2	1500
66	2COS = CO2 + CS2	1100
67	2ZnO(s) + C2H4 = 2Zn(s) + CO2 + CH4	690
68	H2S + (3/2) O2 = SO2 + H2O	1800
69	3C2H2 = C6H6	1400
70	(1/2) H2 + (1/2) Br2 = HBr	1500
71	2CH4 = C2H6 + H2	1400
72	CH4 + CO2 = 2CO + 2H2	1400
73	C2H2 + 3H2 = 2CH4	1400
74	2CO = 2C(s) + O2	2200
75	ZnS(s) + O2 = Zn(s) + SO2	690
76	CaCl2 (s) + H2O = CaO(s) + 2HCl	1000
77	Ca (s) + 2CH4 = CaC2 (s) + 4 H2	700
78	MnO(s) + H2 = Mn(s) + H2O	1000
79	2CO + SO2 = (1/2) S2 + 2CO2	1800
80	2H2S + SO2 = (3/2) S2 + 2 H2O	1300
81	CO2 = CO + (1/2) O2	2000
82	NO2 = NO + (1/2) O2	1100

83	CuCl(s) + (1/2) H2 = Cu(s) + HCl	620
84	CO + (1/2) S2 = COS	1800
85	2CO2 + (1/2) S2 = SO2 + 2CO	1800
86	AgCl(s) + (1/2) H2 = Ag(s) + HCl	720
87	H2O = H2 + (1/2) O2	2500
88	Sb2S3 (s) + 3 H2 = 2 Sb(s) + 3 H2S	800
89	SO2 + 2CO = 2CO2 + (1/2) S2	1800
90	C2H6 = C2H4 + H2	1600
91	Si (s) + 4 HCl = SiH4 + 2 Cl2	1400
92	Si (s) + 4 HCl = SiCl4 + 2 H2	1400
93	Sb(s) + (3/2) H2 = SbH3	800
94	CH4 + 2 Cl2 = CCl4 + 2 H2	1200
95	Ge (s) + 4 HF = GeF4 + 2 H2	1100
96	Si (s) + 2 H2 = SiH4	1400
97	Si (s) + 4 HF = SiF4 + 2 H2	1400
98	3 Si (s) + 4 NH3 = Si3N4 (s) + 6 H2	2000
99	Ge (s) + 4 HCl = GeH4 + 2 Cl2	1100
100	Ge (s) + 2 H2 = GeH4	1100

Приложение 2

Термодинамические свойства некоторых простых веществ и соединений

Мольная теплоемкость вещества описывается уравнением:

Cp = a + bT + cT–2 + dT2.

Конденсированные фазы (твердые или жидкие) помечены индексом s.

	0		,	0	Теплоемкость, Дж/моль К				Cp(298)
Вещество		H298	,	S298 ,	Коэффициенты уравнения (1)				Cp(298)		Тмакс
Вещество		кДж		Дж	Коэффициенты уравнения (1)					Дж	Тмакс
					a	b 103	c 10–5	d 106		моль К
		моль		моль К	a	b 103	c 10–5	d 106		моль К
1	2			3	4	5	6	7	8		9
					Простые вещества
Ag (s)	0			42,69	23,97	5,28	–0,25	–	25,26		1300
Br2	30,92			245,35	37,20	0,71	–1,19	–	36,07		2000
C (gr)	0			5,74	17,15	4,27	–8,79	–	8,52		2000
Ca (s)	0			41,62	22,2	13,9	–	–	26,34		1120
Cl	121,3			165,09	23,14	–0,67	–0,96	–	21,86		2000
Cl2	0			223,0	36,69	1,06	–2,52	–	34,16		2000
Cu (s)	0			33,30	22,64	6,28	–	–	24,51		1300
F2	0			203,39	34,71	1,84	–3,35	–	31,48		2500
Fe (s)	0			27,15	19,25	21,0	–	–	25,51		1800
Ge (s)	0			42,38	23,80	16,8	–	–	28,81		1232
H2	0			130,6	27,28	3,26	0,502	–	28,82		2500
I2	62,24			260,58	37,40	0,59	–0,71	–	36,78		2000
Mn (s)	0			31,76	23,85	14,14	–1,59	–	26,27		2360
N2	0			191,5	27,87	4,27	–	–	29,14		2500
Ni (s)	0			29,86	16,99	29,46	–	–	25,77		1728
O2	0			205,03	31,46	3,39	–3,77	–	28,22		2500
Pb (s)	0			64,9	23,93	8,70	–	–	26,52		600
S2	129,1			227,7	36,11	1,09	–3,52	–	32,47		1500
Sb (s)	0			45,69	23,1	7,28	–	–	25,27		903
Si (s)	0			18,72	24,02	2,58	–4,23	–	20,02		1683
Zn (s)	0			41,59	22,38	10,04	–	–	25,37		692
				Неорганические соединения
AgCl (s)	–126,8			96,07	62,26	4,18	–11,30	–	50,78		728
Ag2O (s)	–30,56			121,7	55,48	23,46	–	–	62,47		460
CCl4	–102,9			309,9	83,1	–	–	–	83,1		1400

Продолжение приложения 2

1		2	3	4	5	6	7	8	9
CF4		–680,35	263,51	69,67	32,82	–16,75	–	60,59	1200
CO		–110,5	197,4	28,41	4,10	–0,46	–	29,11	2500
CO2		–393,51	213,6	44,14	9,04	–8,53	–	37,23	2000
COCl2		–223,0	289,2	67,16	12,11	–9,03	–	60,60	1000
COS		–137,2	231,5	48,12	8,45	–8,20	–	41,40	1200
CS2	115,3		237,8	52,09	6,69	–7,53	–	45,60	1400
CaC2 (s)		–62,7	70,3	68,62	11,88	–8,66	–	62,41	2573
CaCO3 (s)		–1206	92,9	104,5	21,92	–25,94	–	81,82	1200
CaCl2 (s)		–785,8	113,8	71,88	12,72	–2,5	–	72,86	1055
CaO (s)		–635,1	39,7	49,63	4,52	–6,95	–	43,15	2860
CaS (s)		–478,3	56,5	42,68	15,90	–	–	44,42	1400
CuCl (s)		–134,7	91,6	43,9	40,6	–	–	56,00	703
CuO (s)		–165,3	42,64	38,79	20,08	–	–	44,77	1609
CuSO4(s)		–771,1	113,3	78,53	71,96	–	–	99,97	473
FeO (s)		–263,68	58,79	52,80	6,24	–3,19	–	51,07	1641
Fe2O3 (s)		–821,32	89,96	97,74	72,13	–12,89	–	104,72	1050
Fe3O4 (s)		–1117,71	151,46	167,03	78,91	–41,82	–	143,45	900
GeF4		–1176,49	303,58	92,1	12,56	–8,37	–	86,42	1200
GeH4	90,43		214,41	42,98	44,63	–10,26	–	44,72	1200
HBr		–35,98	198,40	26,15	5,86	1,09	–	29,12	2000
HCl		–92,30	186,70	26,53	4,60	1,09	–	29,13	2000
HF		–268,61	173,51	27,70	2,93	–	–	28,57	2000
HI	25,94		206,30	26,32	5,94	0,92	–	29,13	2000
H2O		–241,84	188,74	30,00	10,71	0,33	–	33,56	2500
H2S		–20,15	205,64	29,37	15,40	–	–	33,96	1600
MgCO3 (s)		–1096,21	65,69	77,91	57,74	–17,41	–	75,51	1200
MgO (s)		–601,24	26,94	42,59	7,28	–6,19	–	37,79	3075
MnCO3 (s)		–894,96	85,77	92,01	38,91	–19,62	–	81,51	1200
MnCl2 (s)		–468,61	117,15	75,48	13,22	–5,73	–	72,97	923
MnO (s)		–384,93	60,25	46,48	8,12	–3,68	–	44,76	2058
MnO2 (s)		–519,65	53,14	69,45	10,21	–16,23	–	54,22	1120
NH3		–46,19	192,50	29,80	25,48	–1,67	–	35,51	1600
NO	90,37		210,62	29,58	3,85	–0,59	–	29,96	2000
NO2	33,89		240,45	42,93	8,54	–6,74	–	37,89	1500
N2O	81,55		220,0	45,69	8,62	–8,53	–	38,65	1200
N2O4	9,37		304,3	83,89	39,75	–14,9	–	78,96	1200
NiS (s)		–92,86	67,36	38,70	53,56	–	–	54,66	1070
PCl3		–277,0	311,7	80,12	3,1	–7,99	–	72,05	1200

Продолжение приложения 2

1		2	3	4	5	6	7	8	9
PCl5		–369,45	362,9	129,5	2,92	–16,4	–	111,9	1200
PH3	9,253		210,2	38,14	23,95	–7,16	–	37,22	2000
PbO (s)		–217,86	67,4	37,87	26,78	–	–	45,85	762
PbSO4 (s)		–918,1	147,28	45,86	129,70	17,57	–	104,3	1139
SO2		–296,9	248,1	42,55	12,55	–5,65	–	39,93	1500
SO2Cl2		–358,7	311,3	53,72	79,50	–	–	77,4	1200
SO3		–395,2	256,23	57,32	26,86	–13,05	–	50,63	1200
SbH3	144,9		233,00	48,23	19,18	–11,47	–	41,03	2000
Sb2S3 (s)		–160,0	166,6	101,3	55,20	–	–	117,75	819
SiCl4		–628,44	239,9	101,53	6,87	–11,51	–	90,62	1400
SiF4		–1548,4	284,6	76,2	–	–	–	76,2	1400
SiH4		–61,96	203,81	46,26	26,76	–12,77	–	39,85	1400
Si3N4 (s)		–749,1	96,2	70,46	98,81	–	–	99,90	2170
SiO2 (s)		–859,3	42,09	46,94	34,31	–11,3	–	44,44	1800
ZnO (s)		–349,0	43,5	48,99	5,10	–9,12	–	40,24	600
ZnS (s)		–201,0	57,7	50,88	5,19	–5,69	–	46,02	1293
			Органические соединения
CH4		–74,85	186,19	17,45	60,46	–	1,117	35,57	1500
C2H2	226,75		200,8	23,46	85,77	–	–58,34	43,84	1400
C2H4	52,28		219,4	4,196	154,59	–	–81,09	43,06	1400
C2H6		–84,67	229,5	4,494	182,26	–	–74,86	51,61	1400
C6H6	82,93		269,2	–33,90	471,87	–	–298,34	80,22	1400
C6H12		–123,1	298,2	–51,72	598,8	–	–230,0	106,3	1400

Приложение 3

Решение уравнения типа (16) методом последовательных приближений

Предположим, что в уравнении (16) справа стоит очень большое число, например 1011. Это означает, что какой-то множитель в знаменателе очень мал. Очевидно, мал может быть только множи- тель (1 – 4z), так как ни одна из скобок не может быть отрицательной и (5 – z) > (1 – 4z). Введем обозначение y = 1 – 4z, причем y << 1. То- гда z = (1 – y)/4 и выражение (16) можно записать в виде:


	(2,5 − y / 2)2(0,6 − y / 2)2(7,85 + y / 4)		= 1011 .		(3.1)

		y4(4,75 + y / 4)
Отсюда
y4 =		(2,5 − y / 2)2(0,6 − y / 2)2(7,85 + y / 4)		10−11 .	(3.2)

		(4,75 + y / 4)

Поскольку величина y очень мала, то в первом приближении отбросим y во всех скобках. Тогда находим

y14 = 2,52 0,62 7,851011 , откуда y1 = 2,469 10–3. 4,75

Это – первое приближение. Для следующего приближения подставим во все скобки уравнения (3.2) величину y1. При этом по- лучается второе приближение: y2 = 2,466 10–3, которое мало отлича- ется от первого. Аналогично находим третье приближение: y3 = 2,466 10–3. На этом вычисления можно закончить. Теперь нахо- дим z = (1 – y)/4 = 0,24938. Зная z, рассчитываем мольные доли Xi.

Следует иметь в виду, что у одного из компонентов при этом получится очень малая величина мольной доли. Ясно, что ее надо вычислять не через z, а непосредственно через y.

Аналогично решается задача, если константа Кр очень мала. Тогда надо искать тот множитель в числителе выражения (3.1), кото- рый очень мал, обозначить его через y и действовать, как описано выше.

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]