Примеры решения задач

Задача 1. Для реакции С₂Н₄ + Н₂ ↔ C₂H₆ определить зависимость теплового эффекта от температуры и вычислить тепловой эффект этой реакции при температуре 1000⁰С, если температурные зависимости теплоемкостей имеют вид:

, Дж/моль∙^оК

, Дж/моль∙^оК

, Дж/моль∙^оК

Решение:

Из справочных данных (см.приложение, табл.1) находим стандартные значения теплот образования исходных веществ (С₂Н₄ и Н₂) и продуктов реакции (C₂H₆) гидрирования этилена. Тогда:

Q₂₉₈ = - 137147 Дж/моль

α = 28,41 + 5,61 - 9,39 = 24,64

β = 1/2(0,0016 + 0,1362 - 0,142) = - 0,00212

γ = 1/3(0 - 0,0000482 + 0,0000687) = 0,0000067

Расчет теплового эффекта можно произвести через условный тепловой эффект при ^оК:

Q₀ = Q₂₉₈-αТ-βТ²-γT³=-137147–24,64∙298+0,00212∙298²–0,0000067∙298³ =

= - 144479 Дж/моль

Тогда вид температурной зависимости будет иметь:

Q_T = - 144479 + 24,64∙Т – 0,00212∙Т²+ 0,0000067∙Т³

Q₁₀₀₀ = - 144479+ 24,64∙1000 – 0,00212∙1000² + 0,0000067∙1000³ = - 115259 Дж/моль

Расчет теплового эффекта также можно произвести, зная стандартный тепловой эффект (Q₂₉₃₎:

Q₂₉₃ =-144479+24,64∙293-0,00212∙293²+0,0000067∙293³ = -137273 Дж/моль

Q_T = Q₂₉₃ + α(Т-293) + β(Т²-293²) + γ(T³-293³)

Тогда вид температурной зависимости будет иметь:

Q_T = – 137273 + 24,64(Т–293) – 0,00212(Т²–293²) + 0,0000067(Т³–293³)

Q₁₀₀₀ = – 137273 + 24,64(1000–293) – 0,00212(1000²–293²) + 0,0000067∙

(1000³–293³) = – 115259 Дж/моль

Задача 2. Определите тепловой эффект реакции гидрирования ацетилена С₂Н₂ + Н₂ ↔ С₂Н₄ при температуре 177^оС, если зависимость теплового эффекта этой реакции от температуры имеет вид:

, кал/моль

Решение:

Используя справочные данные (см.приложение, табл.1) через теплоты образования веществ находим тепловой эффект при температуре 298^оК (Q₂₉₈=∑∆Н^о_кон. - ∑∆Н^о_нач.):

Q₂₉₈ = 12496 – 54194 = - 41698 кал/моль

Тогда:

Q_о = - 41698 + 16,32∙298 – ∙298² + 3,21∙10^-6∙298³ + =

= - 37914 кал/моль

Q₄₅₀ = - 37914 – 16,32∙298 + ∙298² – 3,21∙10^-6∙298³ – =

= - 41698 кал/моль

Q₄₅₀ = - 41698∙4,19 = - 174714 Дж/моль = - 174,714 кДж/моль

Задача 3. Определить тепловой эффект реакции:

А + В ↔ D + 3F при температуре 1273^оК, если теплосодержания веществ при этой температуре равны:

А: I_A = 59477 Дж/моль;

B: I_B = 37861 Дж/моль;

D: I_D = 31073 Дж/моль;

F: I_F = 29255 Дж/моль,

а Q₂₉₃ = - 195882 Дж/моль.

Решение:

Q₁₂₇₃ = - 195882 – (31073 + 3∙29255 – 59477 – 37861) = - 217382 Дж/моль = - 217,382 кДж/моль

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

№ п/п Задачи	Условие задачи
1.	Определить тепловой эффект реакции дегидрирования 168 кг циклогексана С6Н12 ↔ С6Н6 + 3Н2 при температуре 427оС, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
2.	Определить тепловой эффект процесса изомеризации 360 кг н-пентана н-С5Н12 ↔ изо-С5Н12 при температуре 527оС, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
3.	Определить тепловой эффект реакции гидрирования 520 кг ацетилена до этана С2Н2 + 2Н2 ↔ С2Н6 при температуре 127оС, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
4.	Определить тепловой эффект реакции тримеризации этилена 3С2Н4 = С6Н12 при температуре 327оС, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
5.	Найдите тепловой эффект реакции разложения 7000 кг метана СН4 → С + 2Н2 при температуре 1227оС, если известно, что: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
6.	Найдите тепловой эффект процесса гидрирования 104 кг ацетилена до этилена С2Н2 + Н2 ↔ С2Н4 при температуре 177оС, если известно, что: Qр = Qо + аТ + в/2Т2, где а = - 16,32; в = 2,2∙10-3 Дж/моль
№ п/п Задачи	Условие задачи
7.	Определить тепловой эффект реакции алкилирования бензола этиленом С6Н6 + С2Н4 →С6Н5-С2Н5 при температуре 77оС, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
8.	Определить тепловой эффект реакции дегидроциклизации н-гептана С7Н16 ↔ С6Н5-СН3 + 4Н2, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
9.	Найдите тепловой эффект реакции гидрирования этилена до этана С2Н4 + Н2 ↔ С2Н6 при температуре 227оС, если известно, что: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК
10.	Определите вид температурной зависимости теплового эффекта реакции дегидрирования циклогексана до бензола С6Н12 ↔ С6Н6 + 3Н2 при температуре 527оС, если: Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК Дж/моль∙оК