Xreferat.com » Рефераты по химии » Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Самостоятельная работа № 1

Вариант № 8


1.Вывести аналитическую зависимость теплового эффекта (Дж) реакции от температуры Т:


Тепловые эффекты химических реакций


Стандартный тепловой эффект Тепловые эффекты химических реакций и уравнение зависимости Тепловые эффекты химических реакций из приложения 1.

2.Вычислить тепловой эффект при температуре Т=500 К.

3.Построить графики зависимости:


Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций и Тепловые эффекты химических реакций - в том интервале температур, для которого справедливо выведенное уравнение зависимости Тепловые эффекты химических реакций

4.Определить графически Тепловые эффекты химических реакций как Тепловые эффекты химических реакций при Тепловые эффекты химических реакций и сравнить полученный результат с рассчитанным по формуле Тепловые эффекты химических реакций


Решение.

Таблица 1

Вещество

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций, Дж/моль∙К

Температурный интервал


Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


Тепловые эффекты химических реакций

-601,49 48,98 3,14 -11,44 298…3000

Тепловые эффекты химических реакций

-241,8 30,0 10,71 0,33 298…2500

Тепловые эффекты химических реакций

-924,6 46,99 102,85 - 298…541

Тепловые эффекты химических реакций

- 78,98 13,85 -11,11 298…541

Тепловые эффекты химических реакций

- 46,99 102,85 - 298…2500

Тепловые эффекты химических реакций

-16,9 31,99 -89 -11,11 298…2500

Тепловые эффекты химических реакций

81,3
- - -

Из данных, приведенных в таблице, получаем:


Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакцийТепловые эффекты химических реакцийТепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Проверяем Тепловые эффекты химических реакций


С учетом последнего выражения найдем Тепловые эффекты химических реакций интегрированием уравнения Кирхгофа в пределах от 298 до Т (Т Ј 1000):

Тепловые эффекты химических реакций


Результаты расчетов по уравнениям представлены в табл. 2.


Таблица 2

T, К

Тепловые эффекты химических реакций, Дж/К

Тепловые эффекты химических реакций, Дж/К

Тепловые эффекты химических реакций, Дж/К

Тепловые эффекты химических реакций, Дж

300 70,791 77,760 -6,969 81060
325 72,963 80,331 -7,368 80880
350 74,758 82,903 -8,145 80690
375 76,273 85,474 -9,201 80470
400 77,576 88,046 -10,47 80220
425 78,715 90,618 -11,903 79440
450 79,726 93,189 -14,74 79620
475 80,635 95,761 -15,126 79260
500 81,461 98,332 -16,871 78860
525 82,222 100,90 -18,678 78410
541 82,667 102,55 -19,883 77920

На рис. 1 и 2 представлено изменение Тепловые эффекты химических реакций; Тепловые эффекты химических реакций и Тепловые эффекты химических реакций в зависимости от температуры, а также определение Тепловые эффекты химических реакций при Т1 = 310 К.

Строим графики зависимостей:


Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


Тепловые эффекты химических реакций и Тепловые эффекты химических реакций


Тепловые эффекты химических реакций


Определяем графическиТепловые эффекты химических реакций, как Тепловые эффекты химических реакций при Тепловые эффекты химических реакций и сравниваем полученный результат с рассчитанным по формуле


Тепловые эффекты химических реакций


Тепловые эффекты химических реакций

по модулю Тепловые эффекты химических реакций

Самостоятельная работа № 2

Вариант № 8


В таблице 1 для некоторого чистого вещества Тепловые эффекты химических реакций приведены молекулярная масса Тепловые эффекты химических реакций (кг/кмоль), плотности в твердом и жидком состояниях (Тепловые эффекты химических реакцийи Тепловые эффекты химических реакций в кг/м3) при температуре трехфазного равновесия (тройная точка), и экспериментальные данные [2] по упругости паров над твердым и жидким веществом при разных температурах. Необходимо:

по графикам зависимостей Тепловые эффекты химических реакцийот Тепловые эффекты химических реакций или аналитически рассчитать численные значения постоянных коэффициентов в интегральных уравнениях Клаузиуса — Клапейрона


Тепловые эффекты химических реакций


2) вычислить средние для исследованных интервалов температур теплоты испарения, возгонки и плавления; определить координаты тройной точки (параметры трехфазного равновесия);

3) вычислить величину Тепловые эффекты химических реакций, характеризующую наклон линии фазового равновесия "Тепловые эффекты химических реакций" в тройной точке;

4) построить диаграмму фазовых равновесий вещества;

5) вычислить температуру плавления вещества при заданном внешнем давлении Р (Па) и оценить нормальную температуру кипения;

6) рассчитать изменение внутренней энергии, энтальпии, свободных энергий Гиббса и Гельмгольца для процесса равновесной возгонки 1 моля вещества при температуре тройного равновесия.

Таблица 1

Вариант Твёрдое состояние Жидкое состояние Условия

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


8

276,6

278,2

279,2

280,2

281,4

1413

1706

1879

2066

2372

277,2

279,2

281,4

283,2

285,2

288,7

1826

2082

2372

2626

2932

3279

Тепловые эффекты химических реакций;

Тепловые эффекты химических реакций;

Тепловые эффекты химических реакций;

Тепловые эффекты химических реакций


Решение:

1. Интегрирование уравнения Клаузиуса — Клапейрона в предположении постоянства теплот испарения и возгонки Тепловые эффекты химических реакций, Тепловые эффекты химических реакцийдает выражения:


Тепловые эффекты химических реакций


потенцирование, которых приводит к зависимости в явном виде давлений насыщенных паров от температуры:


Тепловые эффекты химических реакций


Графики линейных зависимостей Тепловые эффекты химических реакцийот Тепловые эффекты химических реакций представлены на рис. 3 по данным, приведенным в табл. 5.

По положению прямых на рис. 3 возможно графическое определение постоянных А и В в уравнениях Тепловые эффекты химических реакций. После чего теплоты испарения и возгонки можно определить из соотношений: Тепловые эффекты химических реакций и Тепловые эффекты химических реакций. Такие расчеты связаны с ошибками из-за достаточно произвольного проведения прямых линий по экспериментальным точкам.

Для более точного аналитического расчета параметров уравнения Клаузиуса — Клапейрона воспользуемся методом наименьших квадратов. Постоянные А и В уравнения Тепловые эффекты химических реакций, где Тепловые эффекты химических реакций и Тепловые эффекты химических реакций, можно рассчитать из известных соотношений:


Таблица 5

Равновесие твёрдое вещество — газ

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

1 1413 7,2535 276,6 0,00361 1,300Ч10–5 0,0261 1421
2 1706 7,4419 278,2 0,00359 1,288Ч10–5 0,0267 1687
3 1879 7,5385 279,2 0,00358 1,281Ч10–5 0,0271 1877
4 2066 7,6334 280,2 0,00356 1,267Ч10–5 0,0274 2086
5 2372 7,7715 281,4 0,00355 1,260Ч10–5 0,0279 2365
n = 5
37,6388
0,01789 6,396∙10–5 0,1352

Равновесие жидкость — газ


i

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

1 1826 7,50988 277,2 0,00360 1,296Ч10–5 0,0270 1836,324
2 2082 7,64108 279,2 0,00358 1,281Ч10–5 0,0273 2071,554
3 2372 7,77148 281,4 0,00355 1,260Ч10–5 0,0275 2360,579
4 2626 7,87321 283,2 0,00353 1,246Ч10–5 0,0277 2622,843
5 2932 7,98344 285,2 0,00350 1,225Ч10–5 0,0279 2943,963
6 3279 8,09529 288,7 0,00346 1,197Ч10–5 0,0281 3589,551
n = 6
46,874
0,02122 7,511Ч10–5 0,1655

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


где n — число измерений. При использовании данных таблицы получим:


Тепловые эффекты химических реакций


2. Из полученных уравнений рассчитываем среднюю теплоту испарения и возгонки:


Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций.


Теплоту плавления вещества в тройной точке найдем по закону Гесса:

DНпл = DНвозг – DНисп = 68716,04−38776,49=29939,55 Дж/моль.

3. Вычислим dT/dp в тройной точке из уравнения:

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


Координаты тройной точки определяем совместным решением уравнений:

Ттр.т = 281 К; Ртр.т = 2289,5 Н/м2.


Тепловые эффекты химических реакций


4. На рис. 4 приведены кривые зависимостей давлений насыщенного пара от температуры для твердого и жидкого вещества, рассчитанные по уравнениям . Эти линии определяют параметры фазовых равновесий «тв ® газ» и «ж ® газ». При имеющейся информации линию фазовых равновесий «тв ® ж» проводим с учетом углового коэффициента этой линии в тройной точке

Тепловые эффекты химических реакций,


который считается независящим от давления (температуры). Получается практически вертикальная линия с неуловимым наклоном вправо. На диаграмме представлены исходные экспериментальные данные.

5. Температуру плавления вещества при давлении Тепловые эффекты химических реакций вычислим по формуле:


Тепловые эффекты химических реакций

Отсюда Тепловые эффекты химических реакций


Тепловые эффекты химических реакций

Рис. 2. Температурная зависимость давлений насыщенного пара для твердого и жидкого вещества


Нормальную температуру кипения вещества оценим, подставив в уравнение Тепловые эффекты химических реакций. Получим

Тепловые эффекты химических реакций


6. Изменение термодинамических функций для процесса равновесной возгонки 1 моля вещества при условиях трехфазного равновесия составят:

Энергии Гиббса

Тепловые эффекты химических реакций

Энергии Гельмгольца

Тепловые эффекты химических реакций

Энтальпии

Тепловые эффекты химических реакций

Внутренней энергии

Тепловые эффекты химических реакций


Самостоятельная работа № 3

Вариант № 8


Выразить Тепловые эффекты химических реакций иТепловые эффекты химических реакций через равновесное число молей продукта х, если исходные вещества А и В взяты в стехиометрических количествах при общем давлении равновесной газовой смеси Р и температуре Т, К;

Рассчитать Тепловые эффекты химических реакцийи Тепловые эффекты химических реакций при 300 К, если Тепловые эффекты химических реакций

Вычислить равновесное количество вещества С при давлении в равновесной системе Тепловые эффекты химических реакций и рассчитайте степень превращения вещества А и В.


A + B = 3C


Решение:

А В

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


1)Тепловые эффекты химических реакций, что говорит о том, что смесь неравновесная


Тепловые эффекты химических реакций


Равновесные парциальные давления определим по закону Дальтона:


Тепловые эффекты химических реакций;

Тепловые эффекты химических реакций;

Тепловые эффекты химических реакций


где Тепловые эффекты химических реакций- общее давление. Закон действующих масс для данной реакции запишется так:


Тепловые эффекты химических реакций


Константу Тепловые эффекты химических реакций находим из соотношения:


Тепловые эффекты химических реакций


2) Расчет Тепловые эффекты химических реакцийи Тепловые эффекты химических реакций при заданной температуре, давлении и известном значении х


Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакций


3) При изменении давления изменяется параметр х, температура остаётся неизменной, значение Тепловые эффекты химических реакций не меняется.

Тепловые эффекты химических реакций

Тепловые эффекты химических реакциймолей


Равновесное количество вещества равно:


Тепловые эффекты химических реакциймолей


Рассчитаем степень превращения веществ А

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: