- •1. Расчет δн0298, δs0298, δCp (Δa, Δb, Δc) химической реакции по таблицам стандартных термодинамических величин
- •2. Результаты приближенного расчета δн0т, δs0t, δg0t и lnKр в интервале температур т1÷т2 при следующих приближениях:
- •3. Результаты точного расчета функций δн0т, δs0t, δg0t, lnKp в интервале температур т1÷т2:
- •4. Графики температурной зависимости термодинамических функций δСр, δн0т, δs0t, δg0t, lnKp для всех вариантов расчета
- •5. Результаты расчета равновесных составов: числа молей, мольные доли и массовые проценты, при заданных т3 и р для случаев, когда реагируют стехиометрические смеси
- •6. Исследование вопроса о направлении реакции при температуре т3 и р, если в исходный момент взято по одному молю каждого исходного вещества и по два моля продукта реакции
- •7. Термодинамический анализ выхода реакции от давления и температуры
Московский Государственный Институт
Стали и Сплавов
(технологический университет)
Кафедра Физической Химии
Домашнее задание № 1
Химическая термодинамика
Вариант № 58
Студент: Родивилова Ирина
Группа: М2-11-3
Преподаватель:Апыхтина И.В.
Исходные данные:
Реакция: CO+H2=H2O+C(s)
Т1 = 700 К
Т2 = 1700 К
Т3 = 1000 К
Р = 0,5 атм.
1. Расчет δн0298, δs0298, δCp (Δa, Δb, Δc) химической реакции по таблицам стандартных термодинамических величин
Рассчитаем тепловой эффект реакции в стандартных условиях.
По закону Гесса он равен разности между суммой стандартных теплот образования продуктов реакции и суммой стандартных теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
Для данной реакции:
ΔН0298 = ΔН0298(H2O)-ΔН0298(CO)
ΔН0298 = -241810-(-110530)=-131280Дж
Рассчитаем изменение теплоемкости реакции при стандартных условиях.
Для этого найдем коэффициенты Δа, Δb, Δc для данной реакции:
Δа = а(H2O)+а(C(s))- а(CO)-a(H2)
Δа = 16.86+30-27.28-28.41=-8.83
Δb = b(H2O)+b(C(s))- b(CO)-b(H2)
Δb = 4.77+10.71-3.26-4.10=8.12*103
Δc = c(H2O)+c(C(s))- c(CO)-c(H2)
Δc = -8.54+0.33-0.50-(-0.46)=-8.25*105
ΔСр реакции рассчитывается в соответствии с уравнением:
ΔСр = Δа+Δb∙Т+Δс∙Т-2
ΔСр298 = -8.83+8.12*10-3T-8.25*105*T-2= -15.7 Дж/К
Рассчитаем изменение энтропии и ∆G0298 при стандартных условиях.
Изменение энтропии при стандартных условиях равно разности между суммой энтропий продуктов и суммой энтропий исходных веществ при стандартных условиях с учетом стехиометрических коэффициентов.
Для данной реакции:
ΔS0298 = S0298(H2O)+S0298(C(s))-S0298(CO)- S0298(H2)
ΔS0298 = 5.74+188.72-130.52-197.55=-133.61 Дж/моль*К
∆G0298=-91464 Дж
2. Результаты приближенного расчета δн0т, δs0t, δg0t и lnKр в интервале температур т1÷т2 при следующих приближениях:
а) ΔСр = 0
1) ΔН0Т = ΔН0298 + ΔСрdT = ΔН0298 +ΔСр∙dT = ΔН0298
2) ΔS0T = ΔS0298 + ΔСр/T dT = ΔS0298 + ΔСр dT/T = ΔS0298
3) ΔG0T = ΔН0T – T∙ ΔS0T
4) lnKp = - ΔG0T/RT
T,K |
∆H˚T ,Дж |
∆S˚T , Дж/моль*К |
∆G˚T, Дж |
ln Kp |
700 |
-131280 |
-133.61 |
-37753 |
6,490115 |
800 |
-131280 |
-133.61 |
-24392 |
3,669073 |
900 |
-131280 |
-133.61 |
-11031 |
1,47493 |
1000 |
-131280 |
-133.61 |
2330 |
-0,28039 |
1100 |
-131280 |
-133.61 |
15691 |
-1,71655 |
1200 |
-131280 |
-133.61 |
29052 |
-2,91336 |
1300 |
-131280 |
-133.61 |
42413 |
-3,92604 |
1400 |
-131280 |
-133.61 |
55774 |
-4,79405 |
1500 |
-131280 |
-133.61 |
69135 |
-5,54633 |
1600 |
-131280 |
-133.61 |
82496 |
-6,20457 |
1700 |
-131280 |
-133.61 |
95857 |
-6,78538 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) ΔСр = ΔСр298=const
1) ΔН0Т = ΔН0298 + ΔСрdT = ΔН0298 + ΔСр298∙(Т-298)
2) ΔS0T = ΔS0298+ ΔСр/T dT= ΔS0298 + ΔСр· ln(T/298)
3) ΔG0T = ΔН0T – T∙ ΔS0T
4) lnKp = - ΔG0T/RT
T,K |
∆H˚Т ,Дж |
∆S˚Т , Дж/моль*К |
∆G˚Т , Дж |
ln Kp |
∆Сp , Дж/К |
700 |
-137591 |
-147,018 |
-34679,1 |
5,961679 |
-15.7 |
800 |
-139161 |
-149,114 |
-19870,2 |
2,988895 |
-15.7 |
900 |
-140731 |
-150,963 |
-4864,49 |
0,65042 |
-15.7 |
1000 |
-142301 |
-152,617 |
10315,99 |
-1,24139 |
-15.7 |
1100 |
-143871 |
-154,114 |
25653,74 |
-2,80645 |
-15.7 |
1200 |
-145441 |
-155,48 |
41134,41 |
-4,12499 |
-15.7 |
1300 |
-147011 |
-156,737 |
56746,06 |
-5,25281 |
-15.7 |
1400 |
-148581 |
-157,9 |
72478,61 |
-6,2299 |
-15.7 |
1500 |
-150151 |
-158,983 |
88323,39 |
-7,08571 |
-15.7 |
1600 |
-151721 |
-159,996 |
104272,9 |
-7,84243 |
-15.7 |
1700 |
-153291 |
-160,948 |
120320,6 |
-8,51707 |
-4,4572 |
в) ΔСр = ΔСр([298+T2]/2)=const
1) ΔН0Т= ΔН0298 + ΔСрdT= ΔН0298 +ΔСр∙ dT= ΔН0298 + ΔСр∙(Т-298)
2) ΔS0T= ΔS0298 + ΔСр/T dT= ΔS0298 + ΔСр· ln(T/298)
3) ΔG0T = ΔН0T – T∙ ΔS0T
4) lnKp = - ΔG0T/RT
Т , К |
∆Н0Т , Дж |
∆S0Т, Дж/моль*К |
∆G0Т , Дж |
Ln Kp |
∆C0p, Дж/К |
700 |
-131901 |
-134,929 |
-37450,5 |
6,438121 |
-1,54477 |
800 |
-132055 |
-135,135 |
-23947,1 |
3,602148 |
-1,54477 |
900 |
-132210 |
-135,317 |
-10424,3 |
1,393804 |
-1,54477 |
1000 |
-132364 |
-135,48 |
3115,767 |
-0,37494 |
-1,54477 |
1100 |
-132519 |
-135,627 |
16671,26 |
-1,82379 |
-1,54477 |
1200 |
-132673 |
-135,762 |
30240,83 |
-3,03257 |
-1,54477 |
1300 |
-132828 |
-135,885 |
43823,28 |
-4,05658 |
-1,54477 |
1400 |
-132982 |
-136 |
57417,62 |
-4,93533 |
-1,54477 |
1500 |
-133137 |
-136,107 |
71023,01 |
-5,69779 |
-1,54477 |
1600 |
-133291 |
-136,206 |
84638,7 |
-6,36573 |
-1,54477 |
1700 |
-133446 |
-136,3 |
98264,05 |
-6,95576 |
-1,54477 |