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:

2025

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

01.01.1970 03:01-

Коментарі

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

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись