1 курс (энергетики) / защита работы 2 / Zaschita_2_bilet_7
.pdf
Защита 2. Билет 7
Задание 1
CaCO3(тв)→ CaO(тв)+ CO2(г) |
Стандартное значение изменения энергии Гиббса при T=1150K: |
|||||||||
T = 1150K |
G0 |
RT ln K |
|
8,314 |
Дж |
1150K ln1,95 6385Дж |
||||
|
r 1150 |
|
P |
|
|
|
|
моль К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
КР = 1,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(CO2 ) 5 105 Па |
Переведем значение |
парциального |
давления из паскалей в |
|||||||
относительную безразмерную величину. |
||||||||||
|
||||||||||
Направление процесса – ? |
|
|
|
|
5 105 Па |
|
|
|||
|
|
5 |
|
|
|
|
||||
|
p(CO2 ) 5 10 Па |
|
|
|
|
|
5 |
|
||
|
|
|
5 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
10 Па |
|
|
|||
Рассчитаем изменение энергии Гиббса при T = 1150K и указанном парциальном давлении углекислого газа, исходя из уравнения изотермы Вант-Гоффа:
rG1150 rG11500 RT ln p(CO2 ) 6385Дж 8,314 Дж моль К 1150К ln 5 9000Дж 9кДж
r G1150 > 0. Реакция протекает в обратном направлении.
Задание 2
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г)
КР = 0,1 T = 673K
С(H2) = 0,6 моль/л C(NH3) = 0,18 моль/л
С0(N2) – ? С(N2) – ?
Изменение количества газообразных веществ в ходе реакции:
(продуктов реакции) (исходных веществ)
(NH3 ) (N2 ) (H2 ) 2 (1 3) 2
Рассчитаем константу равновесия КC:
KP = KC(RT)∆ν
KC |
KP |
|
KP |
KP (RT)2 0,1 (0,082 673)2 304,55 |
|
(RT) |
(RT) 2 |
||||
|
|
|
Таблица материального баланса:
Компонент |
|
|
|
|
|
|
N2(г) |
|
|
|
3H2(г) |
2NH3(г) |
|||||
Начальный состав, моль/л |
|
|
|
0,0905 |
|
|
|
|
0,87 |
0 |
|||||||
Изменение, моль/л |
|
|
|
0,09 |
|
|
|
|
0,27 |
0,18 |
|||||||
Равновесный состав, моль/л |
|
0,0005 |
|
|
|
|
0,6 |
0,18 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|
|
|
|
|||
Выражение константы равновесия: KC CN |
|
NH |
|
|
|
|
|||||||||||
|
C3H |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
Отсюда, равновесная концентрация азота: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
CN2 |
C2NH |
3 |
|
|
0,182 |
3 |
|
0, 0005 моль/л |
|
|
|
|
|||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KC CH |
2 |
|
304,55 0, 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменение концентрации веществ:
C(NH3) = C(NH3) – C0(NH3) = 0,18 – 0 = 0,18 моль/л
C(N2) = ½ΔC(NH3) = ½ ∙ 0,18 моль/л = 0,09 моль/л
Таким образом, начальная концентрация азота:
С0(N2) = С(N2) + C(N2) = 0,0005 моль/л + 0,09 моль/л = 0,0905 моль/л
|
|
Задание 3 |
А + В = Д |
|
∆С1(А) = 20%С0(А) = 0,2С0(А) |
|
||
τ1 = 100 с |
|
∆С2(А) = 50%С0(А) = 0,5С0(А) |
∆С1(А) = 20%С0(А) |
|
Порядок реакции по веществу А равен 1, а по веществу В равен 0. Общий |
∆С2(А) = 50%С0(А) |
|
порядок реакции равен 1. |
|
|
Концентрации вещества в моменты времени τ1 и τ2: |
τ2 – ? |
|
|
|
|
С1(А) = С0(А) – ∆С1(А) = С0(А) – 0,2С0(А) = 0,8С0(А) |
|
|
С2(А) = С0(А) – ∆С2(А) = С0(А) – 0,5С0(А) = 0,5С0(А)
Константа скорости реакции 1ого порядка:
k |
1 |
ln |
C0 |
(A) |
|
1 |
ln |
C0 (A) |
2, 23 10 3 с 1 |
||||
|
1 |
C (A) |
100с |
0,8C |
0 |
(A) |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Время уменьшения концентрации вещества А на 50%:
2 |
|
1 |
ln |
C0 (A) |
|
|
1 |
ln |
C0 |
(A) |
310,6 с |
|
|
|
|
|
10 3 с 1 |
|
|
||||||
|
|
k |
|
C2 |
(A) |
2, 23 |
|
0,5C0 (A) |
|
|||
Зависимость константы равновесия от температуры можно выразить интегральной формулой уравнения изобары Вант-Гоффа:
ln |
KP |
2 |
|
H |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
KP1 |
|
R |
T1 |
|
T2 |
|||
Зависимость константы скорости от температуры выразить интегральной формулой уравнения Аррениуса:
ln |
k |
2 |
|
E |
A |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
k1 |
|
R T1 |
|
T2 |
|||||
Формулы для расчета схожие, но в первом случае фигурирует тепловой эффект реакции H , а во втором случае – энергия активации реакции EA