Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО <<Магнитогорский государственный технический университет им. Носова>>

Кафедра химической технологии неметаллических материалов и физической химии

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 1

по курсу <Физическая химия>

раздел <Термодинамика>

вариант 3-1

Выполнил:

Студентка гр. МЧ-10 Ю.Г. Валеева

Проверил: О. В. Юдина

Магнитогорск

-2011-

1. Формулировка задания

Исследование 1

Дана реакция 2BiF3+3H2=2Bi+6HF, где– BiF3, H2, Bi, HF-вещества- участники реакции; 2, 3, 2, 6 – стехиометрические коэффициенты реакции. Выполнить следующее:

1.Составить уравнение зависимости от температуры величины теплового эффекта и изменение энтропии

2.Вычислить величины и lnKp при нескольких температурах, значения которых задаются температурным интервалом и шагом температур. Полученные значения используются при построение графиков в координатах ; ; ; ; и lnKp – 1/T.

3.Пользуясь графиком lnKp – 1/T , вывести приближенное уравнение вида lnKp = A/T + B, где A, B – постоянные.

Исследование 2

1.Используя правило фаз Гиббса для рассматриваемой системы, определить количество фаз независимых компонентов и число степеней свободы.

2.Определить возможное направление протекания исследуемой реакции и равновесный состав газовой фазы при давлении и температуре, указанных в графах 16 и 17, соответственно табл.1. При решении задачи использовать выведенное в исследование 1 эмпирическое уравнение lnKp = A/T + B и данные об исходном составе газовой фазы.

3.Установить направление смещения состояния равновесия рассматриваемой системы при:

а) увеличении давления ( постоянная температура).

б) увеличении температуры ( постоянное давление).

1.1Исследование 1

Для удобства последующих расчётов составляем таблицу исходных данных, используя материал [1-3].

Таблица 2

Исходные данные для термодинамического исследования реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

№ п/п	Вещество	кДж/моль	S Дж/моль*К	Коэффициенты в уравнение a+bT+c'T^-2, Дж/моль*К
				а	b*10^3	c *10^-5
1	BiF3	-904,35	136,07	90,44	56,94	0
3	H2	0	130,60	27,28	3,26	0,50
3	Bi	0	56,90	18,79	22,59	0
4	HF	-268,80	173,86	26,92	3,43	1,09

1.1.1.Расчёт изменения изобарной теплоемкости и теплового эффекта реакции

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры определяется законом Кирхгофа

(1)

где - стандартный тепловой эффект реакции при 298 К; - изменение теплоёмкости системы в результате протекания реакции.

Последняя величина рассчитывается по уравнению

(2)

где Cp,i – мольная изобарная теплоёмкость i-го вещества, определяемая из уравнения

Cp,i = (3)

ni-стехиометрический коэффициент i-го вещества в равнении реакции.

Для исследуемой реакции, после подстановки в уравнение (2) ni, оно примет вид

∆Cр= . (4)

Определим температурные зависимости Cp,i:

Определим расчётные уравнения Для чего подставим уравнения (5a, 5b, 5c, 5d) в уравнение (4)

Cp =[6*(26,92+3,43* +1,09* )+(2*(18,79+22,59* )]-[2*(90,44+56,94* )+3*(27,28+ =-63,62-9,78* +5,04* . (6)

Рассчитаем значения при различных температурах: 400, 420, 440, 460, 480, 500,520, 540К.

Таблица 3

Величина при различных температурах для реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

T, K	400	420	440	460	480	500	520	540
∆Cp Дж/K	-64,3	-64,9	-65,3	-65,8	-66,2	-66,4	-66,9	-67

График зависимости ∆Cp=f(T)

Определим значение

(7)

Уравнение (7) имеет вид

) (8)

или в числовом виде

=195900Дж.

Рассчитаем

Таблица 4

Величина при различных температурах для реакции

2BiF3+3H2=2Bi+6HF

T,K	400	420	440	460	480	500	520	540
,кДж	189,31	188,21	186,85	185,49	184,13	182,76	181,39	180,06

График зависимости ∆ =f(T)