Часть II

Термодинамический расчёт равновесия для химической реакции под высоким давлением.

1. Расчёт летучестей и коэффициентов летучести по приведенным параметрам для веществ, участвующих в химической реакции при повышенных давлениях 10, 50, 100 атм и температурах в области 300-1000 К с шагом 100⁰.

2. Составить закон действующих масс для смеси химических веществ для неидеальных условий протекания химической реакции, с использованием f_i – летучести, ,

3. Выразить закон действующих масс через отношение мольных долей веществ в реакционной смеси.

4. Представить таблицу для стандартного изменения энергии Гиббса и определить константу равновесия К_f.

4. Исправить константу равновесия по формуле:

К_р′ = .

5. Рассчитать равновесный состав реакционной смеси при давлениях 10, 50, 100 атм и температурах 300, 400, 500 и 600 К (по заданию преподавателя). Провести анализ полученных результатов

Обоснование работы.

Химические процессы являются основой химико-технологических комплексов в промышленном масштабе.

При разработке новой химической технологии химические процессы с целью их исследования проводят на лабораторном, пилотном и промышленном уровне.

Выделяют следующие основные направления в работе химиков-исследователей, конструкторов и технологов:

- изучение закономерностей протекания химических реакций,

- термодинамический расчёт термодинамических функций, констант равновесия , , для равновесного состава реакционной смеси,

- работа по изучению новых химических реакций,

- разработка новой технологии для проведения химического процесса в промышленном масштабе,

- конструкторское оформление технологии для химического процесса,

- решение задач по оптимальному ведению технологии химического процесса, с учётом термодинамики и кинетики технологического процесса.

Важным инструментом в решении задач по подбору и исследованию новых химических процессов являются законы и методы химической термодинамики.

С помощью методов химической термодинамики решаются следующие задачи:

- составляются материально-тепловые балансы,

- рассчитываются изменения термодинамических функций – ΔU, ΔН, ΔS, Δ А, ΔG,

- определяются условия, при котором химический процесс может протекать самопроизвольно (ΔU, ΔН, Δ А, ΔG <0, ΔS>0) или не может проходить самопроизвольно (ΔS<0 , ΔU, ΔН, Δ А, ΔG >0),

- рассчитывается равновесный (предельный) состав реакционной смеси,

- выбираются оптимальные условия для проведения данного химического процесса (Т, Р, С_i и др.),

- проводятся расчёты для разных давлений (для систем в идеальном и неидеальном состоянии).

Цель настоящей курсовой работы является подготовить бакалавра и магистранта к выполнению термодинамических расчётов изменения термодинамических функций, выявление влияния условий на изменение величины энергии Гиббса и константы равновесия и расчёт равновесного состава реакционной смеси химических веществ при разных Т, Р, С_i, P_i, для идеальных и реальных свойств смеси веществ в химической системе . При этом бакалавру, магистранту необходимо выявлять закономерности изменения термодинамических функций, составляя таблицы и графики и анализируя изменения термодинамических функций и равновесных выходов продуктов реакции. Ниже приведен пример термодинамического расчета химического процесса. По этому примеру каждый учащийся проводит термодинамический расчет для химической реакции, которую выдает и контролирует преподаватель. Приложения в выполненную работу не включают.