- •Министерство образования рф Московская Государственная Академия Тонкой Химической Технологии им. М.В.Ломоносова Кафедра физической химии.
- •«Расчет химического равновесия»
- •Условия расчета:
- •1. Выбор термодинамических свойств веществ
- •6. Расчет изменения теплоемкости в ходе химической реакции
- •7. Расчет и построение графической зависимости стандартного теплового эффекта реакции от температуры
- •8. Расчет зависимости константы равновесия от температуры
- •9. Расчет изменения стандартной энергии Гиббса и стандартной энтропии реакции
- •10. Расчет парциальных давлений компонентов при заданном начальном составе смеси
- •11. Определение направления процесса при заданных условиях
- •12. Определение влияния давления на смещение равновесия Для определения влияния давления на смещение равновесия рассчитаем
- •13. Определение равновесных парциальных давлений
9. Расчет изменения стандартной энергии Гиббса и стандартной энтропии реакции
Воспользуемся уравнениями: ΔrG°т = -RTlnKp , ΔrG°т = ΔrH°т - TΔrS°т
и полученными значениями lnKp и ΔrH°т, рассчитанными для предложенного интервала температур (Табл.2). Рассчитаем значения ΔrG°т (Дж/моль) и ΔrS°т (Дж/моль·К) в том же интервале температур.
Таблица № 2
T |
Ст. тепл. Эффект |
Kpt |
lnKpt |
Энерг. Гиббса |
Энтропия |
1/T |
800 |
-117063 |
4,14 |
1,42 |
-9452,3 |
-134,51 |
0,00125 |
850 |
-117241 |
1,46 |
0,38 |
-2721,7 |
-134,73 |
0,001176 |
900 |
-117411 |
0,58 |
-0,54 |
4020,3 |
-134,92 |
0,001111 |
950 |
-117575 |
0,26 |
-1,36 |
10711,0 |
-135,10 |
0,001053 |
1000 |
-117733 |
0,12 |
-2,11 |
17530,2 |
-135,26 |
0,001 |
Можно сделать вывод, что при увеличении температуры стандартный тепловой эффект, lnKp, константа равновесия (Кр) и стандартная энтропия увеличиваются, а стандартная энергия Гиббса реакции убывают.
10. Расчет парциальных давлений компонентов при заданном начальном составе смеси
По заданным начальным значениям количества вещества (моль): n1, n2 и т.д. и общему давлению р´общ. рассчитаем начальные парциальные давления участвующих в реакции газов: р´k = xkp´общ., где xk – мольная доля компонента газовой смеси. xk = nk/Σnk;
Σnk = 9
( HCl) = 4/9 =0,444
(O2) = 1/9 = 0,111
( H2O) =2/9 = 0,222
( Cl2) =2/9 = 0,222
Парциальное давление любого компонента рассчитывается по формуле: p´k = xkpобщ., где робщ. = 9 атм.
p´( HCl)= 0,444×9 = 4 атм.
p´( O2) = 0,111×9 = 1 атм.
p´( H2O) = 0,222×9 = 2 атм.
p´( Cl2) = 0,222×9 = 2 атм
Далее, используя значения мольных долей компонентов, рассчитываем парциальные давления p´´k участников реакции при измененном в М раз
общем давлении: p´´общ. = Мp´общ.
p´´( HCl) = 9×2 = 18 атм.
p´´( O2) = 9×2 = 18 атм.
p´´( H2O) = 9×2 = 18 атм.
p´´( Cl2) = 9×2 = 18 атм.
Таблица № 3
Вещ-во |
nнач, моль |
xi |
P’общ, атм |
p’i, атм |
P”общ, атм |
p”i, атм |
HCl |
4 |
0,44 |
9 |
4 |
18 |
8 |
O2 |
1 |
0,11 |
9 |
1 |
18 |
2 |
H2O |
2 |
0,22 |
9 |
2 |
18 |
4 |
Cl2 |
2 |
0,22 |
9 |
2 |
18 |
4 |
11. Определение направления процесса при заданных условиях
Энергия Гиббса – одна из важнейших термодинамических функций и чаще других используется для определения направления процесса при заданных условиях (при Т=const, p=const и данном соотношении компонентов). Расчет ΔGт проводится по уравнению изотермы химической реакции. Одна из форм записи этого уравнения для нашей реакции имеет вид:
ΔrG900 = -RTln((kp)/Kp,900)
Рассчитаем ΔG´900 при p´общ.=9 атм. и Т=900 К.
ΔG´900 = -8,314*900*ln(0,0625/0,58) = -16727 Дж/моль
Полученное значение указывает на то, что при выбранных условиях реакция не может идти самопроизвольно в сторону образования продукта.