Вычисление теплового баланса процесса

Пример 1. Вычислить тепловой баланс работы доменной печи (приведенный к обычным условиям) в расчете на 1 тонну чугуна по следующим реакциям: ; ; ;

Решение. 1. Для реакции составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент	C (т)	СО2(г)	СO(г)
, кДж/моль	0	-393,51	-110,53

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

3. Для реакции составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент		СO(г)		СО2(г)
, кДж/моль	-822,16	-110,53	-1117,13	-393,51

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

5. Для реакции составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент		СO(г)		СО2(г)
, кДж/моль	-1117,13	-110,53	-264,85	-393,51

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

7. Для реакции составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент		СO(г)	Fe(s)	СО2(г)
, кДж/моль	-264,85	-110,53	0	-393,51

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

9. Вычислить суммарный тепловой эффект по всем реакциям:

Вычисление изменения энтропии химической реакции Вычисление изменения энтропии химической реакции при обычных условиях

В силу того, что энтропия – функция состояния, то к ней применим закон Гесса:

,

где ν – стехиометрический коэффициент; индекс i относится к исходным веществам, индекс k – к продуктам реакции. – энтропия образования вещества, приведенная к стандартным условиям при температуре Т.

Пример 1. Вычислить изменение энтропии реакции 4NH_3(g) + 5O_2(g) = 6H₂O_(g) + 4NO_(g) при 298 K.

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

Компонент	NH3(g)	O2(g)	H2O(g)	NO(g)
, Дж·моль−1·K−1	192,66	205,04	188,72	210,64

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

Пример 2. Вычислить изменение энтропии реакции обжига сфалерита (сульфида цинка) для обычных условий.

Решение. 1. Уравнение реакции обжига сфалерита: 2ZnS_(s) + 3О_2(g) = ZnO_(s) + SO_2(g)

2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент	ZnS(s)	О2(g)	ZnO(s)	SO2(g)
, Дж∙моль‒1∙K‒1	57,66	205,04	43,51	248,07

3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции и произвести необходимые вычисления:

Пример 3. Вычислить изменение энтропии реакции горения ацетилена приведенное к обычным условиям

Решение. 1. Уравнение реакции горения ацетилена: 2С₂Н_2(г) + 5О_2(г) = 4СО_2(г) + 2Н₂О_(г)

2. Составить таблицу справочных данных, необходимых для расчета (см. таблицу 44 «Термодинамические свойства простых веществ…» краткого справочника физико-химических величин):

Компонент	C2H2(г)	О2(g)	СO2(г)	Н2O(г)
, Дж∙моль‒1∙K‒1	200,82	205,04	213,66	188,72

3. Составить уравнение для расчета изменения энтропии реакции и произвести необходимые вычисления: