- •Кафедра физической химии.
- •1. Выбор термодинамических свойств веществ
- •5 Расчет изменения теплоемкости в ходе химической реакции в виде степенного ряда.
- •6 Расчет и построение графика зависимости стандартного теплового эффекта реакции от температуры
- •7 Расчет зависимости константы равновесия от температуры
- •7) Расчет изменения стандартной энергии Гиббса и стандартной энтропии реакции в интервале температур и рассчитаем для заданной температуре Кс.
- •8) Расчет парциальных давлений компонентов при заданном начальном составе смеси
- •9) Расчёт изменения энергии Гиббса при начальных условия и при температуре 800 к , и определение направления самопроизвольного протекания реакции при заданных условиях.
- •10) Расчёт изменения энергии Гиббса при тех же начальных мольных значениях компонентов , но при изменённом общем давлении в м раз. Определения влияния давления на смещение равновесия в системе.
- •11) Определение равновесных парциальных давлений
Московская Государственная Академия Тонкой Химической Технологии
им. М.В. Ломоносова.
Кафедра физической химии.
Домашнее задание
вариант №23
студент: Щелконогов В А
Группа ХТ-309
Факультет БС
преподаватель: Мельников П.В.
Москва 2012 г.
Задание:
Реакция : СО2 +3H2 = СH3ОН + H2О(г)
Pобщ атм. |
n1 моль |
n2 моль |
n3 моль |
n4 моль |
M |
Т,К |
10 |
1 |
10 |
0,42 |
0,1 |
10 |
400 |
1. Выбор термодинамических свойств веществ
Для проведения расчета нам необходимо знать некоторые свойства веществ, участвующих в реакции. Прежде всего, нам нужны стандартные теплоты образования, стандартные абсолютные энтропии и теплоемкости веществ. 1
Таблица № 1
Вещество |
ΔΗ0298, КДж/моль |
ΔS0298, Дж/моль×К |
Ср |
ΔТ |
|||
а |
b×103 |
с×106 |
c’×10-5 |
||||
СО2(г) |
-393,51 |
213,66 |
44,14 |
9,04 |
- |
-8,54 |
298–2500 |
H2(г) |
0 |
130,52 |
27,28 |
3,26 |
- |
0,5 |
298–3000 |
СН3OН(г) |
-201,00 |
239,76 |
15,28 |
105,20 |
-31,04 |
- |
298–1000 |
H2O(г) |
-241,81 |
188,72 |
30,00 |
10,71 |
- |
0,33 |
298–2500 |
2 Расчет стандартного теплового эффекта реакции при Т = 298 К
Используя значения стандартных теплот образования, на основе 1ого следствия закона Гесса (тепловой эффект химической реакции равен разности сумм стандартных теплот образования продуктов и стандарных теплот образования реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов), рассчитываем стандартный тепловой эффект реакции:
ΔH°298 = Σνi Δ fH°298 (кон) – Σνj Δ fH°298 (нач)
ΔH°298 =-201,00-241,81+393,51= -49,3 кДж/моль = -49300 Дж/моль
ΔH°298 <0 следовательно реакция экзотермическая, с выделением тепла, и по принципу Ле-Шателье повышение температуры будет способствовать смещению равновесия в сторону реагентов.
3 Расчет изменения стандартной энтропии реакции при Т = 298 К
По данным об абсолютных значениях энтропии участников реакции найдем изменение энтропии реакции: ΔrS°298 = ΣνiS°i,298 – ΣνjS°j,298
ΔrS°298 = 239,76+188,72-3×130,52-213,66=-176,74 Дж/моль·К
Энтропия – это функция, которая характеризует «порядок» в системе – чем больше значение энтропии, тем больше в системе «беспорядок». В данном случае при протекании реакции энтропия уменьшаеться.
4 Расчет изменения стандартной энергии Гиббса при Т = 298 К, а также констант равновесия lnKp, Kp и Kc при Т = 298 К.
Рассчитаем изменение стандартной энергии Гиббса при Т=298 К в Дж/моль по уравнению и сделаем вывод о направлении протекания реакции при исходных условиях:
ΔrG°298 = ΔrH°298 -TΔrS°298
ΔrG°298 =-49300-298×(-176,74) =-49300+52669=3369 Дж/моль
Энергия Гиббса является критерием самопроизвольного протекания процесса. Полученное изменение энергии Гиббса больше нуля, значит при Т=298К реакция не может идти в сторону образования продуктов.
Рассчитаем lnKp, Kp,Kc при Т=298 К:
Из уравнения ΔrG°т = -RTlnKp
lnKp = - ΔrG°298/RT
lnKp = -3369/ 8.314×298 = -1,4
Kp =2,5×10-1
а, используя соотношение между Кр и Кс, найдем значение Кс: Кр = Кс(RT)Δν , где Δν = Σνпрод. – Σνреаг.=2-4=-2
Kc = 2,5×10-1 /(8.314×298)-2 = 1,5×106