3.3. 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;

Σn = 1 – x + 3 – 3x + 2х = 4 - 2х;

;

(3.23)

Заносимо в таблицю 3.1 вихідні дані та значення ΔΖ, що розраховані за рівнянням реакції.

Таблиця 3.1

Речовина	Ζ						Стехіо-метричні коефіці-єнти
	Стандартна теплота утворення , Дж/моль	Стандартна ентропія , Дж/моль∙К	Коефіцієнти ступеневого ряду,
			а	b∙103	c∙106	c´∙10-5
N2	0	191,5	28,83	4,27	-	-	1
H2	0	130,52	27,28	3,26	-	0,5	3
NH3	- 45940	192,66	29,8	25,48	-	- 1,67	2
ΔΖ		Δ	Δa	Δb	Δс	Δс´	Δn
	- 91880	- 196,74	- 51,07	36,91	-	- 4,84	- 2

За рівняннями (3.13) і (3.16) розраховують значення та при заданих температурах. Результати розрахунків заносимо в таблицю 3.2.

Таблиця 3.2

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 (3.23) розраховують долю перетворення х (таблиця 3.3).

Таблиця 3.3

Доля перетворення реакції синтезу аміаку (х)

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	0,18	0,0499
20	0,993	0,954	0,415	0,22	0,1

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

.