Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Химическое равновесие





В обратимых химических процессах типа

аА+вВ сС+dD

наряду с прямой реакцией протекает обратная реакция. В момент равновесия скорости прямой и обратной реакций уравниваются, после чего концентрации участвующих в процессе веществ остаются неизменными.

Самопроизвольно реакция идет в сторону уменьшения свободной энергии Гиббса ; в состоянии равновесия равна 0.

Изменение энергии Гиббса связано с исходными и равновесными концентрациями через уравнение Гиббса:

где A0, B0, C0, D0 – начальные концентрации веществ,

A, B, C, D – равновесные концентрации,

a, b, c, d – стехиометрические коэффициенты,

a – активности веществ.

 

Если исходные концентрации всех веществ равны 1,

К – константа равновесия.

Константа равновесия дает соотношение между концентрациями (или парциальными давлениями) реагирующих веществ в состоянии равновесия.

Термодинамическая константа равновесия Кр связана с энергией Гиббса следующим образом

 

реакции = Σ конечных прод. - Σ исходных веществ

= , где

- изменение энтальпии, тепловой эффект реакции;

- изменение энтропии в результате реакции.

Изменение их в ходе реакции аналогично изменению :

р = Σ прод. реакции - Σ исходных веществ

р = Σ прод. реакции - Σ исходных веществ

 

Для экзотермических реакций <0, с повышением температуры К р снижается; если реакция эндотермическая, <0, с повышением температуры К р увеличивается.

Константу равновесия, помимо термодинамических, можно рассчитывать из экспериментальных данных. Для этого нужно определить концентрации всех компонентов смеси в состоянии равновесия.

В зависимости от того, в каких единицах выражаются концентрации компонентов идеальной системы, различают

- константа, выраженная через парциальные давления компонентов.

 

- константа, выраженная через равновесные концентрации компонентов.

 

- константа, выраженная через равновесные мольные доли компонентов в состоянии равновесия.



 

Для идеальных газов и ,

где Р – общее давление, поэтому

,

где - изменение числа молей в реакции: =c+d-(a+b).

Зная константу равновесия, можно рассчитать степень превращения исходных веществ, что имеет большее значение для химико-технологических процессов.

 

Примеры расчетов:

 

1. Рассчитать константу равновесия реакции:

при давлении 1атм, отношении бензол: э тилен, равном 1:1, если степень конверсии бензола составляет 60%.

 

Рассчитать состав равновесной смеси в мольных долях:

 

  исходная смесь, моль вст. в реакцию, моль равн. смесь, моль равн. смесь, мол. доля
бензол 0,6 0,4 0,286
этилен 0,6 0,4 0,286
этилбензол     0,6 0,428
Итого     1,4 1,000

 

 

 

2. В реакцию конверсии оксида углерода с водяным паром

взято 0,4 моля СО и 0,6 моля паров воды. Равновесное количество водорода составило 0,26 моля. Рассчитать константу равновесия Кр.

 

Рассчитываем состав равновесной смеси:

 

  исх. конц, моль равн. конц., моль
СО 0,4 0,14=0,4-0,26
Н2О 0,6 0,34=0,6-0,26
СО2   0,26
Н2   0,26

 

 

3. Рассчитать константу равновесия реакции

при температуре 500К из термодинамических данных:

 

  образ., кДж/моль образ, Дж/мольК
Изопропилбензол -12,980 489,9
Бензол 73,423 325,5
пропилен 11,694 307,6

 

= -12980 -73423 -11694 =-98097Дж/моль

=489,9 -325,5 -307,6 =-143,2Дж/мольК

= -98097 -500(-143,2) =-26497Дж

 

4. Рассчитать тепловой эффект реакции в интервале температур 1100-1200К

СН3-СН3↔СН2=СН22

если свободная энергия образования равна (кДж/моль)

К Этан Этилен
130,97 126,28
152,62 134,36

 

1100К = 126280-130970=-4690Дж/моль

1200К = 134360-152620=-18260Дж/моль

1100 = -1100

1200 = -1200

 

Считая постоянным в интервале температур 1100-1200К

1100 - 1100 = 1200 - 1200 , откуда

= -18260+1200(-135,7)=144580Дж/моль

 

Можно рассчитать по двум константам при 1100 и 1200К.

 

 

5. Константа равновесия реакции при температуре 1100К равна 1;

=-40кДж/моль. При какой температуре константа равновесия будет равна 10?

6. Константа химического равновесия Кр реакции



изо - С3Н7ОН ↔ СН3СОСН32

при 3270С равна 17,6. Чему равен выход ацетона при давлении 0,15МПа?

 

Рассчитываем равновесный состав смеси:

В-во исх. конц прореаг. кон. смесь Состав в мольных долях
i-С3Н7ОН х 1-х
СН3СОСН3     х
Н2     х
Итого     1+х  

 

х=96%

 

7. Значение логарифмов констант равновесия образования из элементов для Н-бутана и изобутана равны:

Т, к lg Kp
Н-С4Н10 изо С4Н10
2,869 3,518
-2,784 -2,500
-6,358 -6,291
-8,881 -8,917

 

Определить зависимость возможной глубины реакции от температуры и тепловой эффект реакции.

Рассчитываем константы равновесия при заданных температурах.

Реакция идет без изменения числа молей:

 

х300=0,817

х400=0,658

х500=0,539

х600=0,479

Рассчитываем тепловой эффект реакции в интервале 300 – 600К:

 

 






Date: 2015-10-22; view: 306; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.01 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию