6

Проф. Е.А. Поленов, доц. О.Г. Леванда, доц. Г.Н. Карцев

Химическое равновесие в смеси идеальных газов

(расчётное домашнее задание в курсе химической термодинамики)

Вопросы

Для реакции аА + вВ +... = mM + nN+ ... :

1) рассчитайте теплоту реакции при Т=298,15К (Q_p⁰ =_rH ⁰₂₉₈) по взятым из справочника теплотам образования

индивидуальных веществ _fH⁰₂₉₈,

2) составьте в виде степенного ряда выражение для изменения теплоемкости за пробег реакции в виде:

_rC_p = a +bT + cT² + dT³ + c‘ /T²;

используйте для этого температурные ряды теплоемкостей C_pi индивидуальных веществ-участников реакции

(А, В, M, N), представленные в справочной литературе,

3) рассчитайте численное значение изменения теплоемкости _rC⁰_p для температуры Т, указанной в задании,

4) составьте выражение для  _rН⁰= f(T) в виде степенного ряда на основании закона Кирхгоффа,

5) для температур на интервале T[(Т-100), (Т+100)] с шагом, равным T= 50 K:

а) рассчитайте численные значения _rН⁰(T_i),

6) постройте график функции Н_r⁰(T),

7) рассчитайте _rS⁰₂₉₈ и _rG⁰₂₉₈ для указанной реакции по справочным данным,

8. рассчитайте константы равновесия и К_c при 298 К, используя размерности “атм” для парциальных давлений

p_i и “моль/л” для концентраций c_i участников реакции,

9. выведите уравнение зависимости константы равновесия от температуры в виде неявной функции ln = (T),

10) рассчитайте численные значения ln (T_i) для условий, указанных в п.5,

11) по полученным результатам постройте график функции ln _p(Т ),

12. для условий, указанных в п.5, рассчитайте численные значения стандартных приращений функций состояния

_rS⁰(T_i) и _rG⁰(T_i),

12. рассчитайте изменение энергии Гиббса _rG, отнесенное к начальным условиям, по заданному исходному составу смеси n₁, n₂, n₃, n₄ и при заданном общем давлении Р,

13. рассчитайте _rG реакции при том же начальном составе смеси, но при измененном в M раз общем давлении,

14. найдите равновесные парциальные давления (в атм) и концентрации (моль/л) для всех участвующих в реакции

веществ при указанных в задании общем давлении Р и температуре Т,

16. сделайте выводы о влиянии давления и температуры на выход продуктов реакции на основании уравнений изотермы химической реакции, уравнения изобары Вант-Гоффа и для сравнения на основании принципа Ле-Шателье.

Примечание:

1. Справочные данные следует брать из: Краткого сравочника физико-химических величин под ред. А.A. Равделя и А.M. Пономарёвой (1983 г. и более поздние издания).

2. Оформленный отчет должен содержать уравнение заданной реакции, условия расчета, таблицу исходных термодинамических данных (характеристики реагентов и продуктов), подзаголовки этапов расчета с соответствующими формульными и численными данными и выводы из полученных результатов.

Протокол расчёта (отчёт о выполненном задании)

следует представить в виде сводных таблиц, оформленных по образцу таблиц 1 и 2.

Порядок расчёта: полезная исходная информация и рабочие формулы