Для химической реакции (см. таблицу вариантов) провести следующие термодинамические расчеты: 1. При стандартной температуре 298 К рассчитать тепловой эффект реакции при постоянном давлении (Решение → 44904)

Заказ №76443

Для химической реакции (см. таблицу вариантов) провести следующие термодинамические расчеты: 1. При стандартной температуре 298 К рассчитать тепловой эффект реакции при постоянном давлении ΔН 0 298 и при постоянном объеме ΔU 0 298 ; 2. Вычислить тепловой эффект реакции ΔН при температурах Т1, Т2 и Т3 по температурным зависимостям теплоемкостей веществ.; 3. Построить график зависимости теплового эффекта реакции от температуры. Определить температурный коэффициент теплового эффекта реакции ΔСр при температуре Т2 аналитическим и графическим методом (используйте график, построенный в п 3); 4. При стандартной температуре 298 К рассчитать изменение энтропии ΔS 0 298 ; 5. Вычислить изменение энтропии ΔS при температурах Т1, Т2 и Т3 по температурным зависимостям теплоемкостей веществ. 6. Рассчитать стандартное изменение энергии Гиббса реакции и термодинамическую константу равновесия реакции КР при температурах Т1, Т2 и Т3 следующими методами: 1) энтропийным (точным); 2) первым приближением; 3) вторым приближением (приближением Улиха); 4) методом Темкина–Шварцмана; Вычислите относительные погрешности и произведите сравнительный анализ точности каждого метода, считая энтропийный метод самым точным. 7. На основании данных расчета в п.6 по энтропийному методу построить график зависимости термодинамической константы равновесия от температуры в координатах lnKР = f(1/T). Определить тепловой эффект реакции при температуре Т2 графическим методом и сравнить полученное значение с результатами расчетов п.2; 8. Вычислить равновесную степень превращения α, а также массовые и мольные доли компонентов в равновесной газовой смеси Ni при стандартной температуре и температуре Т2, если общее давлении системы равно 1 атм., исходные вещества были смешаны в стехиометрических отношениях, а продукты реакции в исходной смеси отсутствуют. 9. Укажите наиболее благоприятные условия для протекания данной реакции. Таблица вариантов Номер вариа нты Фамилия Реакция Т1, К Т2, К Т3, К 15 Семикова 0.5N2 + 1,5H2 = NH3 600 850 1000

Решение:

Исходные данные для термодинамического исследования реакции N2 + 1,5H2 = NH3 Вещество ΔНо298, кДж/моль ΔS о298, Дж/мольК Коэффициенты в уравнение а + bT+cT-2 a B*103 C*10-5 N2 0 191,5 27,88 4,27 H2 0 130,6 27,28 3,26 0,50 NH3 -45,94 192,66 29,80 25,48 -1,67 Зависимость теплового эффекта реакции от температуры определяется законом Кирхгофа:       T 298 p 0 298 0 T H H c dT, (1) где: 0 H298 – стандартный тепловой эффект реакции при 298 К; Cp - изменение теплоёмкости системы в результате протекания реакции. p i p,i кон i p,i исх, C  (n C ) (n C ) (2) где Cp,i - мольная изобарная теплоёмкость i-го вещества, определяемая из уравнения: / 2 ,  Cp i  ai  bi Т  ciТ (3) ni – стехиометрический коэффициент i-го вещества в уравнении реакции. Для исследуемой реакции, после подстановки в уравнение (2) ni, оно примет вид: ΔСр =СрNH3-( 0.5СрN2+1.5СрH2) (4) Определим температурные зависимости Сp,i для всех реагентов, используя уравнение (2) и термодинамические данные в табл.2: 2 3 27.88 4.27 10 N C T p     H2 3 5 2 27.28 3.26 10 0.50 10 ; C T T p        3 3 5 2 29.80 25.48 10 1.67 10 ; NH C T T p        Определим расчетные уравнения Cp = f(T) для исследуемой реакции. C p  3 5 2 29.80 25.48 10 1.67 10 T T       -[0.5( 3 27.88 4.27 10 T    )+ 1.5( 3 5 2 27.28 3.26 10 0.50 10 T T       )] = -25.06+18.455·10-3T-2,42·105T -2 . (6)