4.2. Расчет стандартных мольных изменений экстенсивных свойств системы в ходе химического превращения при любой температуре

Рассмотрим, как можно рассчитать стандартное мольное изменение некоторых экстенсивных свойств в ходе химического превращения на примере приведенной выше газовой реакции.

4.2.1 Расчет величины стандартной мольной изобарной теплоемкости

реакции

Составляем таблицу необходимых для расчета данных.

Таблица 3

Вещество k	Стехиометрический коэффициент νk
H2O(г)	-2	30	10,71	-	0,33
Cl2	-2	36,69	1,05	-	-2,52
HCl(г)	4	26,53	4,6	-	1,09
O2	1	31,46	3,39	-	-3,77

Проводим вычисления:

Температурную зависимость экстенсивных свойств в ходе реакции мы можем определять в диапазоне 298-1500 К

Мольная изобарная теплоемкость реакции при любой температуре может быть найдена по уравнению:

(48)

(49)

4.2.2. Расчет стандартной мольной энтальпии реакции

Привлекая числовые значения коэффициентов степенного ряда (49) и ранее рассчитанное значение = 114420 Дж/моль в уравнение (37), получим:

(50)

Проведя преобразования, получим температурную зависимость стандартной мольной энтальпии данной химической реакции:

(51)

По уравнению (51) рассчитываем значения теплового эффекта реакции при разных температурах (данные в таблице 4) и зависимость теплового эффекта от температуры графически (рис.1).

Пример расчёта при температуре 900 К:

Анализ рис.1 показывает, что с увеличением температуры в интервале 700 -1200 К величина стандартной мольной энтальпии реакции увеличивается, кривая идет вверх в сторону увеличения теплового эффекта. Если к какой-либо точке кривой (например, при температуре 950 К) провести касательную, то можно графически определить величину стандартной мольной изобарной теплоемкости реакции при этой температуре. Действительно, угловой коэффициент касательной к данной кривой будет равен

(52)

По определению такая частная производная соответствует мольной изобарной теплоемкости, то есть

(53)

Для определения углового коэффициента касательной, надо воспользоваться формулой:

(54)

_rC_P(950) = 3,11 Дж/(моль·К)

Как видно из расчётов, мольная изобарная теплоёмкость, полученная графическим методом и рассчитанная по формуле (35), почти численно не различаются.

Положительная величина стандартной мольной энтальпии реакции на всем исследованном диапазоне температур свидетельствует о том, что с повышением температуры константа равновесия данной реакции должна увеличиваться. Если вспомнить уравнение изобары реакции.

(55)

то можно сделать вывод, что изобарическое повышение температуры при проведении данной реакции приведет к росту константы равновесия и к смещению равновесия в сторону продуктов реакции. Также можно сделать вывод, что данная реакция эндотермическая.