Расчет стандартных мольных изменений свойств системы в результате протекания химической реакции

      Полученная  зависимость позволяет по тангенсу угла наклона прямой определить величину теплового эффекта реакции в интервале температур от 400 до

1000 К. 

      Из  определяющего график уравнения (73) следует, что тангенс угла наклона  прямой равен коэффициенту, стоящему перед переменной , таким образом:

                                                                                                    (74)

      Тангенс угла наклона прямой можно найти с помощью уравнения:          (75)

      Используя значение уравнения (75), из уравнения  (74) находим величину теплового эффекта реакции:

                          (76)

      Значение  уравнения (76) согласуется с данными  столбца  таблицы 2. 

5.Расчет  состава равновесной  системы при температуре  550 К и давлении  1 атм.

5.1. При стехиометрическом  начальном составе  и отсутствии продуктов реакции в начальный момент в системе.

      Для расчета воспользуемся уравнением (29) и уравнением (42) для расчета  константы равновесия реакции при  известном  . Значение вычислено в уравнении (57).

      Константа равновесия будет равна:

                                          (77)                               

      Для расчета молей компонентов в  момент равновесия удобно пользоваться таблицей 5:

        

                                                                                                                                                                         
 

      

Таблица 5

 
 
 
 
 
 
 

      Суммарное количество молей всех компонентов  в момент равновесия равно:

                                                                 (78)                                    

      Уравнение константы равновесия (29) с учетом таблицы 5, значения уравнения (77), и того, что равновесное давление равно 1 атм., будет выглядеть так:

                                                                                      (79)                                          

      Решим это уравнение графически. Для  этого построим зависимость некоторого числа К от ξ, которая имеет вид:

                                                                                              (80)                   

      Придавая  ξ разные значения и вычисляя при  них значения К, сведем результаты вычислений в таблицу зависимости К(ξ):

                                                      Зависимость К(ξ)

                                                                                                                                 Таблица 6

      По  данным таблицы 6 строится график зависимости (график 5). Искомое значение глубины реакции находится графически по известному значению константы равновесия, то есть при К= =1,26.

      По  графику видно, что искомое значение глубины реакции:

                                                                                                     (81)                                                     

      Таким образом, используя таблицу 5, находим равновесный состав системы:

                                                                                (82)                                              

                                                            (83)                                         

      Используя значения уравнений (82) и уравнения (83), а также формулу (27), находим равновесные мольные доли компонентов системы:

                                                                                (84)                                                 

5.2. При стехиометрическом  составе в случае  присутствия в  начальный момент  продукта реакции  - в количестве 1 моль.

      Для расчета воспользуемся уравнением (29) и значением константы равновесия химической реакции при 550 К – значением уравнения (77).

      Для расчета молей компонентов в  момент равновесия удобно пользоваться таблицей 7: 

        

                                                                                                                                                            
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                                             Таблица 7

      Суммарное количество молей всех компонентов  в момент равновесия равно:

                                 (85)                             

      Уравнение константы равновесия (29) с учетом таблицы 7, значения уравнения (77), и того, что равновесное давление равно 1 атм., будет выглядеть так:

                                                                              (86)                                           

      Решим это уравнение графически. Для  этого построим зависимость некоторого числа K^/ от ξ, которая имеет вид:

                                                                                (87)                                              

      Придавая  ξ разные значения и вычисляя при  них значения К^/, сведем результаты вычислений в таблицу зависимости K^/(ξ):

                                                       Зависимость K^/(ξ)

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      

Таблица 8

 
 
 

      По  данным таблицы 8 строится график зависимости (график 6). Искомое значение глубины  реакции находится графически по известному значению константы равновесия, то есть при K^/ = =1,26.

      По  графику видно, что искомое значение глубины реакции:

                                                                                                    (88)                                                              

      Таким образом, используя таблицу 7, находим  равновесный состав системы:

                                                                             (89)                                  

                               (90)                       

      Используя значения уравнений (89) и уравнения (90), а также формулу (27), находим равновесные мольные доли компонентов системы:

                                                                           (91)       

6. Сделать вывод  о направлении  процесса при температуре,  равной 550 К и давлении 1 атм., если начальное  число молей исходного  вещества равно  0,1 моль, а продуктов  реакции 10 молей.

                                                                                            (92)                                                   

      Для определения направления процесса воспользуемся уравнением изотермохимической реакции:

                                                   (93)                                 

      Для газовых реакций, рассматриваемых в данной работе принимают свойства реальных газов близкими к свойствам идеальных газов:

                                                    (94)                                         

      Преобразуем уравнение (94), выразив парциальные давления через произведение общего равновесного давления в системе и мольной доли компонента:

                                              (95)                            

      Рассчитаем  мольные доли компонентов:

                                                                 (96)                                    

                                                                                     (97)                                                 

      Используя значение константы равновесия при  550 К, найденное в уравнении (77), значения уравнений(97), а также исходные данные, и подставляя их в уравнение (95), получаем:

                    (98)