1 курс (энергетики) / защита работы 2 / Zaschita_2-24
.pdf
Защита 2. Билет 24
Задача 1.
Уравнение реакции: 2Сu(тв) + O2(г) → 2CuO(т) p(O2) = 104 Па
T = 298K
Стандартная энтальпия реакции:
r H0298 f H0298 (продуктов реакции) f H0298 (исходных веществ)
2 f H0298 (CuO) 2 f H0298 (Cu) f G0298 (O2 )
2 165,3 кДж/моль 2 0 кДж/моль 0 кДж/моль 330, 6 кДж 330600 Дж
Стандартная энтропия реакции:
rS0298 S2980 (продуктов реакции) S2980 (исходных веществ)
2S2980 (CuO) 2S2980 (Cu) S2980 (O2 )
2 42, 64 Дж моль К 2 33,3 Дж моль К +205, 03 Дж моль К = 186,35 Дж К
Стандартное изменение энергии Гиббса реакции при T = 298K:
r G0298 r H0298 T rS0298 330600 Дж 298K 186,35 Дж К 275068 Дж
Переведем парциальное давление O2 в относительную безразмерную величину:
p(O2) = 104 Па = 104 Па = 0,1
105 Па
Изменение энергии Гиббса реакции при T = 298K и парциальном давлении p(O2) = 0,1 рассчитаем,
исходя из уравнения изотермы Вант-Гоффа:
r G298 r G0298 RT ln |
1 |
275068 Дж 8,314 Дж |
|
298К ln |
1 |
269363 Дж 269, 4 кДж |
|
моль К |
|
||||
|
p(O2 ) |
|
|
0,1 |
||
|
|
|
|
|||
r G298 < 0 , реакция будет протекать самопроизвольно в прямом направлении
Задание 2
COCl2 ↔ CO + Cl2
p0 COCl2 0, 2 атм. p0 CO 0, 4 атм.
p0 Cl2 0, 6 атм.
Увеличение общего
давления в 1,5раза
p COCl2 ? p CO ?
p Cl2 ?
Константа равновесия реакции:
KP |
|
p0 CO p0 Cl2 |
|
0, 4 0,6 |
1, 2 |
||
p0 |
COCl2 |
0, 2 |
|||||
|
|
|
|
||||
Увеличение общего давления в 1,5 раза давление каждого из веществ увеличивается в 1,5 раза:
0 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
p |
COCl |
|
|
1,5 0, 2 атм 0,3 атм |
||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
CO |
|
1,5 |
0, 4 атм 0,6 атм |
||||
0 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
p |
Cl |
|
|
1,5 |
0, 6 атм 0,9 атм |
|||
Увеличение давления вызывает смещение равновесия в сторону уменьшения количества газообразных веществ, в данном случае равновесие смещается
влево. То есть давление исходного вещества увеличивается, а давления продуктов реакции
уменьшаются.
Составим таблицу материального баланса:
Компонент |
COCl2 |
CO |
Cl2 |
Давления веществ в момент увеличения общего давления, атм |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
Изменение давлений веществ, атм |
х |
х |
x |
Новые равновесные давления веществ, атм |
0,3 + х |
0,6 – x |
0,9 – x |
Выражение константы равновесия:
KP |
|
p CO p Cl2 |
||
p COCl2 |
|
|||
|
|
|||
Подставляем значения и решаем уравнение:
1, 2 0, 6 x 0,9 x 0,3 x
x 0, 068
Новые равновесные давления веществ:
p COCl2 0,3 x 0,3 0, 068 0,368 атм p CO 0, 6 x 0, 6 0, 068 0,532 атм
p Cl2 0,9 - x 0,9 0, 068 0,832 атм
Задание 3
0,5 (1) 8 мин
T1 40 C 40 273 313K
T2 60 C 60 273 333K
Ea 62, 76 кДж/моль 62760 Дж/моль0,5 (2) ?
Расчет ведем, исходя из интегральной формулы уравнения Аррениуса:
|
k |
2 |
|
|
E |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Ea T2 T1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
ln |
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
k1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RT1T2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
R |
|
T1 |
|
|
T2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Так как |
|
|
|
k |
2 |
|
|
|
0,5 (1) |
, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
0,5 |
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ln |
0,5 (1) |
|
Ea T2 |
|
T1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
0,5 |
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RT T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда, период полупревращения при 60°С: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
0,5 (2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
(1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 мин |
|
|
1,88 мин |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
E T T |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exp |
|
|
a |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
62760 Дж/моль 333K 313K |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RT1T2 |
|
|
|
|
exp |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,314 |
Дж |
313K 333K |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моль K |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||