Розрахунок і аналіз термодинамічних характеристик складних реакцій. Розрахункова робота з Інші. Робота № 500397

Розрахунок і аналіз термодинамічних характеристик складних реакцій

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2015

Тип роботи:

Розрахункова робота

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Розрахункова частина 1. Розрахунок і аналіз термодинамічних характеристик складних реакцій 1.1. Термодинамічні характеристики реагуючих речовин, що необхідні для подальших розрахунків, взяті з довідника [3], наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Термодинамічні характеристики реагуючих речовин, що реагують 1.2. Розраховуємо зміну термодинамічних характеристик для заданих реакцій при 298К. Для реакції 1: ∆Н0298 = (20.410 + (-84.670)) – (-146.440) = 82.180 кДж/моль; ∆S0298 = (266.94 + 229.49) – 348.95 = 147.48 Дж/(мольК); ∆а = (12.44 + 5.75) – 6.90 = 11.29; ∆b = (0.1884 + 0.1751) – 0.4259 = -0.0624; ∆с = (-0.0000476 + (-0.0000578)) – (-0.0001545) = 0.0000491; ∆с’ = 0; Для реакції 2: ∆Н0298 = (-103.85 + 52.30) – (-146.44) = 94.890 кДж/моль; ∆S0298 = (269.91 + 219.45) – 348.95 = 140.41 Дж/(мольК); ∆а = (1.72 + 11.32) – 6.90 = 6.14; ∆b = (0.2708 + 0.122) – 0.4259 = -0.0331; ∆с = (-0.0000945 + (-0.0000379)) – (-0,0001545) = 0.0000221; ∆с’ = 0; Одержані результати заносимо до таблиці 2 Таблиця 2 Термодинамічні характеристики заданих реакцій 1.3. Розрахуємо стандартну зміну теплоємності реакцій ∆С0р в інтервалі температур від 300 до 1000 К за рівнянням: ∆С0р=∆а + ∆bТ + ∆сТ2 + ∆с’/Т2 Наприклад. Розрахунок ∆С0р для 300К Реакція 1. ∆С0р = 11.29 – 0.0624 ∙ 300 + 0.0000491 ∙ 3002 = -3.011 Дж/К; Реакція 2. ∆С0р = 6.14 – 0.0331 ∙300 + 0.0000221 ∙ 3002 = -1.801 Дж/К; 1.4. Розрахуємо стандартну зміну теплового ефекту реакцій ∆Н0Т в інтервалі температур від 300 до 1000 К за рівнянням: ∆Н0Т = ∆Н0298 + ∆а(Т - 298) + ∆b/2(Т2 - 2982) + ∆с/3(Т3 - 2983) + ∆с”(1/Т – 1/298) Наприклад. Розрахунок ∆Н0Т для 300 К Реакція 1. ∆Н0Т = 82180 + 11.29 ∙ (300 – 298) – (0.0624/ 2) ∙ (3002 –2982) + + (0.0000491/ 3) ∙ (3003 – 2983) = 82174.04401 Дж/моль; Реакція 2. ∆Н0Т = 94890 + 6.14 ∙ (300 – 298) – (0.0331 /2) ∙ (3002 – 2982) + + (0.0000221 / 3) ∙ (3003 – 2983) = 94886.43774 Дж/моль; 1.5. Розраховуємо стандартні значення зміни ентропії реакцій ∆S0T в інтервалі температур від 300 до 1000 К за рівнянням: ∆S0T= ∆S0298 + ∆а ln(Т / 298) + ∆в(Т – 298) + ∆с/2(Т2 – 2982) – ∆с”/2(1/Т2 – 1/2982) Наприклад. Розрахунок ∆S0T для 300 К Реакція 1. ∆S0T= 147.48 + 11.29 ∙ ln(300 / 298) – 0.0624 ∙ (300 – 298) + 0.0000491/ 2(3002 – 2982) = 147.4601 кДж/(моль∙К); Реакція 2. ∆S0T= 140.41 + 6.14 ∙ ln(300 / 298) – 0.0331 ∙ (300 – 298) + 0.0000221 /2 ∙ (3002 – 2982) = 140.3981 кДж/(моль∙К); 1.6. Розраховуємо стандартні значення зміни енергії Гіббса реакцій ∆G0T в інтервалі температур від 300 до 1000 К за рівнянням: ∆G0Т=∆Н0Т – Т ∆S0T Наприклад. Розрахунок ∆G0T для 300 К Реакція 1. ∆GТ= 82174.04401 – 300 ∙ 147.4601 = 37936.02 Дж Реакція 2. ∆GТ= 94886.43774 – 300 ∙ 140.3981 = 52767.012 Дж 1.7. Отримані результати заносимо до табл. 3. Таблиця 3 Термодинамічні параметри хімічних реакцій 1.8. Розраховуємо стандартні значення констант рівноваги для заданих реакцій Кр та значення ln Кр за рівняннями: Кр0 = exp(–∆G0Т / RT) ln К0р = –∆G0Т / RT. Наприклад. Розрахунок Кр0 і ln К0р для 300К Реакція 1. ln К0р= 37936,02/8,314∙300 = -15.2097; Кр0 = exp (37936,02/8,314∙300) = 2.48035E-07; Реакція 2. ln К0р= 52767.012/ 8,314∙ 300 = -21.1558; Кр0 = exp (52767.012/ 8,314∙ 300) = 6.488E-10; Результати обрахунків заносимо до табл. 4. Таблиця 4 Залежність стандартних констант рівноваги від температури 1.9. За даними, наведеними в табл. 3 і 4, будуємо графіки залежності ∆С0р=ƒ(Т), ∆Н0Т= ƒ(Т), ∆S0T= ƒ(lnТ), ∆G0Т= ƒ(Т) і ln К0р= ƒ(103 / Т), рис. 1 – 5 відповідно. 1.10. Графічним диференціюванням отриманих графіків при Т = 700К знаходимо похідну функції як відношення приросту функції до приросту аргументу. При Т = 700К: Для реакції 1 1) з графіка Н0Т= ƒ(Т) (рис. 2) tg α = ∆Ср = (80230,34401 -78596,87734)/(800 - 600)= -8,167 Дж/K; 2) з графіка ∆S0T= ƒ(lnТ) (рис. 3) tg α = ∆Ср= (143,194 -140,836)/( 6,6846- 6,3969) = -8,196 Дж/K; 3) з графіка G0Т= ƒ(Т) (рис. 4) tg α = -∆S0T= (-5686,183 - (-34072,04))/(800-600)= 141,929 Дж/K; 4) з графіка ln К0р= ƒ(103 / Т) (рис. 5) tg α = -∆Н0Т /R = -9547,9805; ∆Н0Т = 79381,83 Дж; Для реакції 2 1) з графіка Н0Т= ƒ(Т) (рис. 2) tg α = ∆Ср = (93652,23774 - 92426,77107)/(800 - 600) = - 6,127 Дж/K; 2) з графіка ∆S0T = ƒ(lnТ) (рис. 3) tg α =∆Ср = (137,707 - 135,947)/( 6,6846 - 6,3969) = - 6,116 Дж/K; 3) з графіка G0Т = ƒ(Т) (рис. 4) tg α = -∆S0T = (11027,732 – (-16331,53))/(800 - 600) = 136,796 Дж/K; 4) з графіка ln К0р= ƒ(103 / Т) (рис. 5) tg α = -∆Н0Т /R = - 11192,0019; ∆Н0Т = 93050,15 Дж; Результати обрахунків наведені в табл. 5. Таблиця 5 1.11 Аналізуючи отримані результати можна зробити висновок, що із зростанням температури значення Кр0 зростають для обох реакцій. При чому швидкість зростання для першої реакції є вищою. Для температурного інтервалу 600 - 800 К, обчислюємо значення Кр за рівнянням EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Таблиця 6 2. Розрахунок складу рівноважної суміші газоподібних реагентів. Аналіз впливу температури і тиску на напрям зміщення хімічної рівноваги. 2.1. Для заданої системи хімічних реакцій: Гексан (А) → Циклобутан (В) + Етан (С) Гексан (А) → Циклопропан (D) + Пропан (E) Виразимо константи рівноваги Кр через рівноважні значення: x – кількість молів речовини А, що вступила в реакцію, y - кількість молів речовини D, що вступила в реакцію, Р – рівноважний тиск газової суміші. А → В + С A → D + E Вих. 1 0 0 1 0 0 ni Рівн. 1-x-y x x 1-x-y y y ni Ni EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Pi EMBED Equation.3 Р EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Р EMBED Equation.3 Р EMBED Equation.3 Р EMBED Equation.3 Р EMBED Equation.3 Р ∑ ni = 1-x-y+x+x+y+y=1+x+y Ni = ni / ∑ ni Pi = Ni P Kṕ = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 Р Kṕ́́́́ ́ = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 де Ni – мольна частка і-го компонента в реаекційній суміші; Kṕ і Kṕ́́́́ ́ – константа рівноваги 1-ї і 2-ї реакції відповідно; Р – рівноважний тиск в системі, виражений в атм. Для розв’язання системи двох нелінійних рівнянь із двома невідомими було використано стандартний математичний пакет програм MAPLE V RELEASE 7 для EOM. Знайдені значення x та y підставлялися в рівняння для розрахунку мольних часток за якими розраховувалися мольні частки компонентів рівноважної суміші. Знайдені значення x та y: Результати розрахунків наведені в табл. 6 і 7, а також графічно зображені на рис. 6 і 7 Таблиця 7 Залежність складу рівноважної суміші від температури при тиску Р1 = 1 Залежність складу рівноважної суміші від тиску при температурі Т = 600К

Розрахункова робота Інші

2015

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись