3.1.3. Розрахунок залежності виходу аміаку від тиску та температури

Задача: Розрахувати вихід аміаку при наступних значеннях температури та тиску:

Т, К	298	373	573	773	973
Р·10-5, Па	1,0133	2	5	10	20

Розрахунок:

Синтез аміаку проводиться за реакцією:

	N2	+	3H2	=	2NH3
Вихідний вміст речовин (t=0)	1		3		-
До моменту встановлення рівноваги прореагувало та утворилось	x		3·x		2·x
Рівноважний вміст	1-x		3(1-x)		2·x

Відповідно рівнянням (3.18) – (3.22) запишемо:

n = 2 - 3 - 1 = -2

= 1 – x + 3 – 3x + 2х = 4 - 2х

(3.25)

Заносимо в таблицю 3.1.1 вихідні дані та значення ΔΖ, що розраховані за рівнянням реакції.

Таблиця 3.1.1

Речовина	Ζ						Стехіо-метричні коефіці-єнти
	Стандартна теплота утворення , Дж/моль	Стандартна ентропія , Дж/моль∙К	Коефіцієнти ступеневого ряду, Дж/моль∙К
			а	b∙103	c∙106	c´∙10-5
N2	0	191,5	27,88	4,27	-	-	1
H2	0	130,52	27,88	3,26	-	0,5	3
NH3	-45940	192,66	29,8	25,48	-	-1,67	2
ΔΖ			Δa	Δb	Δс	Δс´
	-91879	-196,74	-49,12	37,91	-	-4,84	-2

За рівняннями (3.14) – (3.17) розраховують залежність та від температури. Результати розрахунків заносимо в таблицю 3.1.2.

Таблиця 3.1.2

Т, К	298	373	573	773	973
-	33250	18132	-24673	-69580	-115587
	673734	346,1	5,6∙10-3	1,99∙10-5	6,2∙10-7

За рівнянням (3.25) розраховують долю перетворення x (таблиця 3.1.3).

Таблиця 3.1.3

Доля перетворення реакції синтезу аміаку

Р*10-5, Па	Т, К
	298	373	573	773	973
1,0133	0,969	0,800	0,46	0,023	0,00552
2	0,979	0,857	0,84	0,062	0,0103
5	0,986	0,909	0,177	0,13	0,025
10	0,989	0,935	0,285	0,28	0,0499
20	0,993	0,954	0,415	0,52	0,1

Вихід продуктів реакції прийнято виражати в мольних процентах, % x_і:

Так наприклад для аміаку

при Т = 298 К та Р = 1,0133∙10⁵ Па доля перетворення складає х = 0,969, а вихід аміаку відповідно: