Вычислить степень диссоциации водяного пара на водород и кислород при темпе-ратуре 2000 °С и

Вычислить степень диссоциации водяного пара на водород и кислород при темпе-ратуре 2000 °С и давлении 1 атм.

Уравнение диссоциации паров воды:
2Н2О(г) 2Н2(г) + О2(г) , константа равновесия .
Изменение энергии Гиббса и константа равновесия Кр при температуре Т связаны соотношением:
отсюда
Из справочника выпишем термодинамические характеристики веществ.
Вещество кДж/моль
Дж/(моль∙К) Уравнение теплоемкости
Дж/(моль∙K)
Н2О(г) –241,81 188,72 30,00 10,71 0,33
Н2(г) 0 130,52 27,28 3,26 0,50
О2(г) 0 205,04 31,46 3,39 –3,77
Вычислим стандартный тепловой эффект диссоциации водяных паров:= (2∙0 + 0) – 2∙(–241,81) = 483,62 кДж.
Аналогично вычисляем изменение энтропии при стандартных условиях: = (2∙130,52 + 205,04) – 2∙188,72 = 88,64 Дж/К.
Для вычисления теплового эффекта реакции и изменения энтропии при температуре 2000 °С (2273К) находим зависимость изменения теплоемкости реакции от температу-ры.
(2∙27,28 + 31,46) – 2∙30,00 = 26,02;
[(2∙3,26 + 3,39) – 2∙10,71] ∙10–3 = –11,51∙10–3;
[(2∙0,5 – 3,77) – 2∙0,33] ∙105 = –3,43∙105.
Уравнение зависимости изменения теплоемкости системы от температуры:
26,02 – 11,51∙10–3Т – 3,43∙105 Т–2
Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры выражается урав-нением Кирхгофа:
Для данной реакции при Т = 1100 К:
= 483,62∙103 + 51,39∙103 – 29,22∙103 – 1,00 ∙103 = 504,79 ∙103 Дж.
Зависимость изменения энтропии от температуры выражается формулой:
Для данной реакции при Т = 2273 К:
= 88,64 + 52,86 – 22,73 – 1,90 = 116,87.
Находим изменение энергии Гиббса при Т = 2273 К по формуле:
504,79 ∙103 – 2273∙116,87 = 239,14∙103 Дж.
По найденному значению вычисляем константу равновесия диссоциации паров воды при Т = 2273 К:
Пусть начальное количество паров воды равно 2 моль; в момент наступления равнове-сия при 2000 °С степень диссоциации водяного пара равна α