1 курс (энергетики) / защита работы 2 / Защита 2-6
.pdf
Защита №2. Билет 6
Задача 1
2NO2 = N2O4 T = 25°C
КР = 8,9
P(N2O4) = 9·104 Па
P(NO2) = 1,2 ·104 Па
Переведем температуру в кельвины, а парциальные давления в относительные безразмерные величины:
T = 25°C = 273 + 25 = 298К
P(N2O4) = 9·104 Па = 9 104 Па 0,9 105 Па
P(NO2) = 1,2 ·104 Па = 1, 2 104 Па 0,12 105 Па
Изменение энергии Гиббса реакции рассчитаем, исходя из уравнения изотермы Вант-Гоффа:
|
|
|
|
P(N O ) |
|
|
|
P(N O ) |
|
|
|
||||
r G298 |
RT ln KP |
RT ln |
|
|
2 4 |
|
|
RT ln |
|
2 4 |
ln KP |
|
|
||
P2 |
(NO2 ) |
2 |
(NO2 ) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|||||
8,314 Дж моль К |
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
298К ln |
|
|
|
ln 8,9 |
|
4829 Дж 4,8 кДж |
|||||||||
0,12 |
2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rG298 0 . Реакция протекает в обратном направлении.
Задача 2
N2O4 = 2NO2 |
|
Составим таблицу материального баланса: |
|
|
С0(N2O4) = 0,08 моль/л |
|
|
|
|
|
Компонент |
N2O4 |
2NO2 |
|
С(N2O4) = 50% С0(N2O4) |
|
Начальная концентрация, моль/л |
0,08 |
0 |
|
Изменение концентрации, моль/л |
0,04 |
0,08 |
|
|
|
|||
КС – ? |
|
Равновесная концентрация, моль/л |
0,04 |
0,08 |
|
|
|
|
|
Изменение концентраций веществ:
С(N2O4) = 50%С0(N2O4) = 0,5С0(N2O4) = 0,5 ∙ 0,08 моль/л = 0,04 моль/л С(NO2) = 2 С(N2O4) = 2 ∙ 0,04 моль/л = 0,08 моль/л
Равновесные концентрации веществ:
[N2O4] = С0(N2O4) – С(N2O4) = 0,08 моль/л – 0,04 моль/л = 0,04 моль/л [NO2] = С0(NO2) + С(NO2) = 0 моль/л + 0,08 моль/л = 0,08 моль/л
Константа равновесия:
KC |
|
NO2 2 |
|
0, 082 |
0,16 |
||
N2O4 |
|
0, 04 |
|||||
|
|
|
|
||||
Задача 3
2N2O5(г) → 2N2O4(г) + O2(г) k = 7,9·10–7 с–1
P0(N2O5) = 2,5 атм.
Pобщ = 2,8 атм.
τ – ?
Составим таблицу материального баланса:
Компонент |
2N2O5 |
2N2O4(г) |
O2(г) |
Начальное давление P0, атм |
2,5 |
0 |
0 |
Изменение давления ∆P, атм |
x |
x |
0,5x |
Конечное давление P, атм |
2,5 – x |
x |
0,5x |
Общее давление складывается из давлений всех газообразных
веществ:
Pобщ = P(N2O5) + P(N2O4) + P(O2)
Составляем уравнение:
2,8 = 2,5 – x + x + 0,5x
0,5 x = 0,3 x = 0,6
Конечное давление исходного вещества N2O5: P(N2O5) = 2,5 – x = 2,5 – 0,6 = 1,9 атм.
Порядок реакции равен 1, так как константа скорости выражена в с–1
Для реакции 1 порядка решение кинетического уравнения имеет вид: ln P ln P0 k
Время, за которое давление возрастет до 2,8 атм.
1 |
|
P0 (N2O5 ) |
|
1 |
|
2,5 атм |
|
5 |
|
||
|
|
ln |
|
|
|
ln |
|
3, 47 10 |
|
c |
|
k |
P(N O ) |
7,9 10–7 с–1 |
1,9 атм |
|
|||||||
|
|
|
2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|