3. Выведение приближенного уравнения вида

lnK_p=A/B + B, где А, В - постоянные

Пользуясь графиком lnK_p – 1/T, найдем коэффициент А:

lnK_p = -∆H°_т/RT+ ∆S°_т/R (11)

Можно полагать, что в сравнительно небольшом интервале температур тепловой эффект реакции и изменение энтропии практически постоянные величины (это подтверждают данные табл. 2 и 3). Отсюда уравнение можно записать в виде:

lnK_p = А/T+ В, где А и В- постоянные, соответственно равные:

А=-∆H°_т/R

В=∆S°_т/R

Уравнение (11) отвечает линейной зависимости. Определим коэффициенты А и В графически.

А=tgα= (lnK_pb- lnK_pa)/(1/T_b-1/T_a)

А=0,64-0,71*10³/(0,00091-0,002)= -34,4

Для определения коэффициента В возьмем из табл. 5 значения lnK_p при 750К:

В=lnK_p – А/Т=0,64-(34,4*0,0013)=0,59

По значениям найденных коэффициентов можно рассчитать величину среднего теплового эффекта реакции и изменения энтропии.

∆H°т=-АR=34,4*10³*8,31=285864Дж

∆S°т=BR=4902 Дж/К

Полученные значения неплохо согласуются с данными в табл. 2 и 3, а что значит, что расчет проведен правильно.

4. Определение количества фаз, независимых компонентов и числа степеней свободы

Рассматриваемая система состоит из 3х фаз. Ф=3. Число независимых компонентов к=m-r= 4-1=3, так как m=4,а r=1.

По правилу фаз Гиббса(15): с=k+n-Ф.

Число степеней свободы «с» (вариантность системы) для рассматриваемой системы будет равна: с=3+2-3=2

5. Определение возможного направления протекания реакции и равновесного состава газовой смеси

Для ответа на поставленный вопрос необходимо рассчитать константу равновесия при заданной температуре (Т=990К) и величину П_Р при содержании СО2_(Г) равном 75% об., СO _(Г)=25% об., а также общем давлении, равном 202600 Па.

lnK_p=34,4/990-0,59=0,55

K_p=1,734

В соответствии с уравнением реакции произведение фактических парциальных давлений запишется в виде :

П_Р=Р²(СO)/ Р (СО2),

где Р (O₂) и Р(СO) – фактические парциальные давления, выраженные

в относительных единицах.

Для нахождения относительного давления следует давление, выраженное в паскалях, разделить на стандартное давление, равное 101325 Па.

Таким образом общее давление будет равно:

P_общ=50,7:101,3≈0,5.

По закону Дальтона парциальное давление компонента газовой смеси равно общему давлению, умноженному на объемную долю данного компонента:

Р(СО)=2*(25/100)=0,5

Р(СO2)=2*(75/100)=1,5

П_Р=0,25/1,5=0,16

Так как К_Р=1,734и П_Р=0,16, а значит, К_Р> П_Р, то при заданных условиях ∆G<0 и следовательно, возможное направление реакции – слева - направо, т.е. в сторону продуктов.

Определение равновесного состава газовой смеси

Nb₂O_{5 (ТВ)} + 3CО _(Г) = 2NbO _(ТВ) + 3СO_{2 (Г)}

Исходная концентрация реагентов: Об.%CО=25%, Об.% СO2=75%,что равно их мольным долям: 0,5 и 1,5 соответственно при общем давлении P_общ=101300Па

РсO2=Робщ*х

РСO=Робщ*(1-х)²

Для реакции константа равновесия опишется уравнением:

К_Р1170 = Робщ*(1-х)²/ Р²_общ *х=3,19

К_Р990= бесконечно большое число

Так как константа равновесия очень большая, то

(х) →0

Х=0

NсО2 =0

NСО = 1-0=1

об%СО2=0%

об%СО =100%