Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский государственный технологический университет

ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ

ОСНОВАМ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ТОПЛИВА И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебное пособие

2005

Составитель: д-р техн.наук, проф. Р.Ф.Хамидуллин

Практикум по теоретическим основам химической технологии топлива и углеродных материалов: Учебное пособие / Казан. гос. технол. ун-т. Сост.: Р.Ф.Хамидуллин. Казань, 2005. с.

Изложены современные данные о термодинамике, кинетике и механизмах реакций, лежащие в основе химических процессов переработки нефти и дисциплины "Теоретические основы химической технологии топлива и углеродных материалов", а также даны типовые задачи, примеры их решений и варианты упражнений для самостоятельной работы.

Предназначено для закрепления теоретического материала и самостоятельной работы студентов, обучающихся по специальности 250400 – "Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов", а также для слушателей курсов повышения квалификации и переподготовки кадров по направлению 655000 - "Химическая технология органических веществ и топлива".

Подготовлено на кафедре химической технологии переработки нефти и газа.

Печатается по решению методической комиссии

института нефти и химии

Рецензенты: проф.В.И.Гаврилов

проф.Г.В.Романов

Содержание

Стр.

1. Тепловые эффекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Тепловые свойства. Зависимость теплового эффекта реакции

от температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Энергия Гиббса – критерий термодинамической

осуществимости химической реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Константа равновесия химической реакции . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Основы химической кинетики и катализа . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Приложения (справочные данные термодинамических свойств

углеводородов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Тепловые эффекты

Химические процессы, а также физические процессы превращения веществ протекают либо с выделением (экзотермические), либо с поглощением (эндотермические) тепла. Количество выделенного (или поглощенного) тепла называют тепловым эффектом процесса.

Необходимо помнить, что, как правило, все процессы синтеза (т.е. реакции присоединения, гидрирования, гидратации, конденсации, полимеризации, изомеризации, алкилирования и т.п.) протекают с выделением тепла; наоборот реакции расщепления (распад, крекинг, дегидрирование, дегидратация, деалкилирование, деполимеризация, дегидроциклизация и т.п.) протекают с поглощением тепла.

Чаще всего тепловой эффект относят к 1 молю вещества (обычно продукта реакции) и выражают в Дж (Джоулях) или кДж, но при необходимости он может быть отнесен к единице массы или к единице объема.

Сначала рассмотрим тепловой эффект реакций, протекающих в стандартных условиях (Т = 298°К и Р = 1,013∙10⁵Па)

В соответствии с законом Гесса тепловой эффект зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов и не зависит от пути перехода из начального состояния в конечное.

Из закона Гесса вытекает ряд следствий, наиболее важные из которых два:

1). Тепловой эффект реакции равен сумме теплот сгорания (∆Н^сг) исходных веществ за вычетом суммы теплот сгорания продуктов реакции:

Q = ∑∆Н^сг_нач. - ∑∆Н^сг_кон. (1.1)

2). Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования (∆Н^о) конечных продуктов за вычетом суммы теплот образования исходных веществ:

Q = ∑∆Н^о_кон. - ∑∆Н^о_нач. (1.2)

Теплотой образования принято считать тепловой эффект реакции образования 1 моля сложного вещества из простых веществ. При этом теплоты образования простых веществ принимают за 0. Стандартные теплоты образования различных соединений приводятся в справочных таблицах (см.приложение, табл.1) /1, 2, 3/

Там же можно найти и величины теплот сгорания различных веществ.

Тепловой эффект также может быть рассчитан как сумма энергий связей продуктов реакции за вычетом суммы энергий связей исходных веществ.

Q_р = ∑∆Е_кон. - ∑∆Е_нач. (1.3)