Уравнение изотермы химической реакции (влияние состава на равновесие)

– уравнение изотермы химической реакции

Пример. Константа диссоциации фосгена COCl_2(g) = CO_(g) + Cl_2(g) при 600°С и давлении 1,38·10⁵ Па равна 5,8. Определить, в каком направлении будет протекать процесс при следующих значениях парциальных давлений компонентов:

Вариант	, атм.	, атм.	, атм.
1	1	1	1
2	1,03	2	3
3	1,03	3	3

Решение. Пользуясь уравнением изотермы химической реакции

,

вычислить значения энергии Гиббса реакции, и сделать вывод о направлении протекания процесса.

реакция идет в прямом направлении.

−

– состояние термодинамического равновесия.

−

– процесс идет в обратном направлении.

Расчет энергии Гиббса и константы равновесия при заданной температуре

Пример. Вычислить энергию Гиббса реакции 4NH_3(g) + 5O_2(g) = 6H₂O_(g) + 4NO_(g) при 850 K.

Решение. 1. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета:

Компонент	NH3(g)	O2(g)	H2O(g)	NO(g)
, кДж/моль	−45,94	0	−241,81	91,26
, Дж·моль−1·K−1	192,66	205,04	188,72	210,64
a, Дж·моль−1·K−1	29,80	31,46	30,00	29,58
b·103, Дж·моль−1·K−1	25,48	3,39	10,71	3,85
c’·10−5, Дж·моль−1·K−1	−1,67	−3,77	0,33	−0,59

2. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции при 298 K и произвести необходимые вычисления:

3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции в соответствии с законом Гесса и произвести необходимые вычисления:

4. Пользуясь законом Гесса, найти изменение коэффициентов теплоемкости в ходе процесса:

5. Вычислить тепловой эффект реакции при 850 K:

6. Вычислить изменение энтропии реакции при 850 k:

7. Вычислить изменение энергии Гиббса, учитывая разность в размерности теплового эффекта и энтропии:

8. Вычислить константу равновесия данной реакции по уравнению:

Метод Темкина-Шварцмана

Пример. Вычислить энергию Гиббса реакции 4NH_3(g) + 5O_2(g) = 6H₂O_(g) + 4NO_(g) при 850 K.

Решение. 1. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета:

Компонент	NH3(g)	O2(g)	H2O(g)	NO(g)
, кДж/моль	−45,94	0	−241,81	91,26
, Дж·моль−1·K−1	192,66	205,04	188,72	210,64
a, Дж·моль−1·K−1	29,80	31,46	30,00	29,58
b·103, Дж·моль−1·K−1	25,48	3,39	10,71	3,85
c’·10−5, Дж·моль−1·K−1	−1,67	−3,77	0,33	−0,59

2. Составить уравнение для расчета теплового эффекта реакции при 298 K и произвести необходимые вычисления:

3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции в соответствии с законом Гесса и произвести необходимые вычисления:

4. Пользуясь законом Гесса, найти изменение коэффициентов теплоемкости в ходе процесса:

5. По таблице «Метод Темкина-Шварцмана» найти значения интегралов М₀, М₁ и М_‒2 при заданной температуре 850 K.

В данном случае значения интегралов находят как среднее арифметическое для значений температуры 800 и 900 K.

Таблица 45, стр. 92

T, K	M0	M1∙10‒3	M2∙10‒6	M‒2∙105
800	0,3597	0,1574	0,0733	0,2213
900	0,4361	0,2012	0,1004	0,2521
850	0,3979	0,1793		0,2376

6. Подставить данные в расчетную формулу:

:

7. Вычислить константу равновесия по формуле: