Примеры решения задач

Задача 1. Определить тепловой эффект реакции

C₂H₆ ↔ C₂H₄ + Н₂ + Q_р

в стандартных условиях разными методами, если известны:

Вещество	Теплота образования, кДж/моль	Теплота сгорания, кДж/моль	Энергия связи, кДж/моль
Н2 C2H4 C2H6	0 -52,36 +84,79	+286,25 +1413,01 +1562,11	С−С 258,02 С=С 419,00 С−Н 365,69 Н−Н 433,25

Решение:

1)

2

3)

)

Задача 2. В процессе каталитического риформинга при температуре 800К из метилциклогексана образовалось 920 кг толуола, причем 80% его образовалось по реакции:

ц-С₆Н₁₁СН₃ ↔ С₆Н₅СН₃ + ЗН₂ (1)

а 20% - по реакции:

н-С₇Н₁₆ ↔ С₆Н₅СН₃ + 4Н₂ (2)

Найдите тепловой эффект этого процесса, если при температуре 800 ^оК:

∆Н_{ц-гексан} = -182,09 кДж/моль

∆Н_толуол = +33,23 кДж/моль

∆Н_{н-гептан} = -217,13 кДж/моль

Решение:

Q=N_iQ(l) + N_iQ(2),

где: N_i – число молей образовавшихся по реакции веществ.

По реакции (1) образовалось (920/92)∙0,8 = 8 кмоль толуола;

По реакции (2) образовалось (920/92)∙0,2 = 2 кмоль толуола.

Q = 8 (33,23+182,09) + 2∙(33,23+217,13) = 2223280 Дж

Задача 3. Определите количество тепла, выделяющегося при гидрировании 1000 кг ацетилена, в стандартных условиях, если конечная смесь содержит 80% этилена, 2% этана и 18% ацетилена (% масс.).

Решение:

Из справочных данных (см.приложение, табл.1) находим теплоты образования веществ, участвующих в химической реакции:

Ацетилен - 227,073 кДж/моль

Этилен - 52,358 кДж/моль

Этан - -88,881 кДж/моль

Водород - 0 кДж/моль

В процессе гидрирования протекает две реакции:

СН≡СН + Н₂ ↔ СН₂=СН₂ (1)

СН≡СН + 2Н₂ ↔ СН₃−СН₃ (2)

На 100 кг конечной смеси расходуется ацетилена по реакции (1):

СН≡СН + Н₂ ↔ СН₂=СН₂

26 2 28

2 6 - 28

х ₁ - 80

по реакции (2):

СН≡СН + 2Н₂ ↔ СН₃−СН₃

26 4 30

2 6 - 30

х ₂ - 2

Остается непрореагировавшего ацетилена: 18%, т.е. 18 кг.

Всего на 100 кг конечной смеси: 74,28 + 1,73 + 18 = 94,01 кг ацетилена.

По условию задачи было взято для гидрирования 1000 кг С₂Н₂, следовательно, образуется конечной смеси:

9 4,01 - 100

1 000 - х₃ ,

в том числе: этилена - 1063,8∙0,8 = 851,04 кг

этана - 1063,8∙0,02 = 21,28 кг

ацетилена - 1063,8∙0,18 = 191,48 кг

Тепловой эффект реакции (1): Q₁ = 52,358 - 227,073 = -174,71 кДж/моль.

Тепловой эффект реакции (2): Q₂ = -88,881 - 227,073 = -315,95 кДж/моль.

Тогда, общий тепловой эффект процесса гидрирования ацетилена равен:

Q_об. = Q₁∙851,04/28 + Q₂∙21,28/30 = - 5,5∙10³ кДж/моль.