 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Фазовое и химическое равновесиеТермодинамика Задание 1 Примем массу раствора сульфатной кислоты равной 100 г Найдем массы сульфатной кислоты и воды в растворах ω = m(растворенного вещества)/m(раствора), где ω – массовая доля, m – масса m1(H2SO4) = m(раствора)*ω1(H2SO4) = 100*0,503 = 50,3 г m1(H2O) = m(раствора) - m1(H2SO4) = 49,7 г m2(H2SO4) = m(раствора)*ω2(H2SO4) = 100*0,021 = 2,1 г m2(H2O) = m(раствора) – m2(H2SO4) = 97,9 г Так как в справочнике концентрации выражены в молях Н2О на 1моль H2SO4, то пересчитаем концентрации Найдем количества вещества каждого с компонентов растворов υ = m/М, где υ – количество вещества, М – молярная масса. υ1(H2SO4) = m1(H2SO4)/М(H2SO4) = 50,3/98 = 0,513 моль υ1(H2O) = m1(H2O)/М(H2O) = 49,7/18 = 2,76 моль υ2(H2SO4) = m2(H2SO4)/М(H2SO4) = 2,1/98 = 0,0214 моль υ2(H2O) = m2(H2O)/М(H2O) = 97,9/18 = 5,439 моль В первом растворе на 1 моль сульфатной кислоты приходится 2,76/0,513 = 5,38 моль воды, во втором растворе – 5,439/0,0214 = 254,16 моль воды. Для данных растворов ближайшие справочные данные по интегральной теплоте растворения (-∆Нm) На 1 моль H2SO4 5 молей Н2О -∆Нm1 = 58,03 кДж/моль, на 1 моль H2SO4 200 молей Н2О -∆Нm2 = 74,94 кДж/моль. – ими и будем пользоваться Рассчитаем тепловой эффект разбавления -∆Нразб = ∆Нm2 - ∆Нm1 = -74,94 + 58,03 = -16,91 кДж/моль
Задание 2 Найдем количество брома υ = m/М, где υ – количество вещества, М – молярная масса. υ (Br2) = m (Br2)/М (Br2) = 10000/160 = 62.5 моль Температура плавления брома Тпл = 265,9 К, температура кипения Ткип = 332,4К. При нагревании брома от 00С (T1 = 273 К) до 800С (T2 =353 К) будет происходить только один фазовый переход – кипение. Изменение энтропии при нагревании брома будет определяться как сумма изменения энтропии при нагревании брома до температуры кипения, изменение энтропии при испарении и изменении энтропии при нагревании паров брома
Фазовое и химическое равновесие
Задача 1 Воспользуемя уравнением Клапейрона – Клаузиуса
Где Т – температура кипения вещества при давлении Р, R - универсальная газовая постоянная.
T2 = 1270 K Задача 2 2 H2S(г) = 2 Н2(г) + S2(г) Так как все вещества газообразны воспользуемся константой равновесия, выраженной через парциальные давления – это отношение производного равновесных парциальных давлений продуктов реакции до исходных веществ, возведенной в степень, которая равна стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.
Константу равновесия можно выразить через изменение энергии Гиббса, а последнюю - через изменение энтальпии и энтропии реакции ∆G0 = -RTlnKp, где Т – температура R - универсальная газовая постоянная. ∆G0 = ∆Н0 - Т∆S0 Рассчитаем изменение энергии Гиббса реакции ∆Н0 = ∑υ*∆Н0298 (продукты реакции) - ∑υ*∆Н0298 (исходные вещества), где υ – количество моль вещества, ∆Н0298 – стандартная энтальпия образования вещества (табличное значение), ∑ - имеется ввиду сума произведения υ*∆Н0298 обр для всех продуктов и исходных веществ. ∆Н0 = υ(Н2)* ∆Н0298 (Н2(г)) + υ(S2)* ∆Н0298 (S2 (г)) - υ(H2S)* ∆Н0298 (H2S(г)) ∆Н0298 (Н2 (г)) = 0 кДж/моль ∆Н0298 (H2S (г)) = -20,60 кДж/моль ∆Н0298 (S2 (г)) = 128,37 кДж/моль ∆Н0 = 128,37 + 2*20,60 = 169,57 кДж Рассчитаем изменение стандартной энтропии реакции ∆S0 =∑υ* S0298 (продукты реакции) - ∑υ* S0298 (исходные вещества), где υ – количество моль вещества, S 0298 – стандартная энтропия вещества (табличное значение), ∑ - имеется ввиду сума произведения υ* S0298 для всех продуктов и исходных веществ. ∆S0 = υ(Н2)*S0298 (Н2 (г)) + υ(S2)*S0298 (S2 (г))- υ(H2S)*S0298 (H2S (г)) S0298 (Н2 (г)) = 130,52 Дж/(моль*К) S0298 (H2S (г)) = 205,70 Дж/(моль*К) S0298 (S2 (г)) = 228,03 Дж/(моль*К) ∆S0 = 2*130,52 + 228,03 – 2*205,7 = 77,67 Дж/К ∆G0 = ∆Н0 - Т∆S0 = 169570 – 298*77,67 = 146424 = 146,424 кДж ∆G0 = -RTlnKp Kp = 3,12*10-26 Па Для увеличения концентрации продуктов реакции воспользуемся принципом Ле-Шателье. Для смещения равновесия в сторону образования продуктов реакции надо 1. Повысить температуру (реакция энтодермическая ∆Н0 > 0) 2. Снизить давления (количество газообразных веществ в продуктах реакции больше, чем в исходных веществах) 3. увеличить концентрацию исходных веществ, уменьшить концентрацию продуктов реакции – постоянно удалять их из реакционной среды Парциальное давление веществ пропорционально их концентрации При разных давлениях константа равновесия будет иметь вид
По условию Р(2) = 2 Р(1) Найдем соотношения констант равновесия при разных парциальных давлениях
Задание 3 N2 + О2 = 2NO Из уравнения реакции видно, что на каждые 2 моля NO расходуется 1 моль О2 и N2, значит в ходе реакции при условии, что начальная концентрация NO [NO]0 = 0 моль/л расходовалось [N2]расх = [NO]/2 = 0,05/2 = 0,025 моль/л, [О2]расх = [NO]/2 = 0,05/2 = 0,025 моль/л. Значит исходная концентрация О2 [О2]0 = [О2] +[ О2]расх = 1,5 + 0,025 = 1,525 моль/л исходная концентрация N2 [N2]0 = [N2] +[ N2]расх = 0,1 + 0,025 = 0,125 моль/л Рассчитаем константу равновесия К = [NO]2/([ О2]*[ N2]) = 0,052/(1,5*0,1) = 0,0167 моль/л
Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 309 | Нарушение авторских прав 12 |
, где 
– теплоемкость (не меняется с температурой), 
- энтальпия испарения.
= 98,01 кДж/моль, Т1 = 1156 К, Р1 = 1 атм, R = 8,31 Дж/(моль*К)
, это значит, что константа равновесия возросла, парциальное давление продуктов реакции по отношению к парциальному давлению исходных веществ возросло, значит равновесие сместилось в сторону образования продуктов реакции.