Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Розрахунки констант хімічної рівноваги
В теоретичних розрахунках і на практиці звичайно визначають як константи рівноваги за стандартних умов (Т = 298 К і Р = 1,013×105 Па), так і константи рівноваги при будь-якій температурі. Константу рівноваги при 298 К (Кр,298) можна визначити, виходячи з рівняння ізотерми реакції Вант-Гоффа . (6.11) Можна визначити Кр,298 і шляхом алгебраїчного підсумовування допоміжних реакцій, стандартні константи рівноваги яких відомі (докладно цей метод для визначення описаний на стор. 26). У даному випадку правило визначення константи рівноваги має вигляд: якщо Х = ± mI ± nII ± … ± iI; (6.12) то , (6.13) де Х – базове рівняння, для якого треба визначити Кр,298,х; І. ІІ, …, І – допоміжні реакції, стандартні константи рівноваги яких ( gКр,298,І і т.д.) відомі; m, n, …, i –коефіцієнти при допоміжних реакціях. Визначення констант рівноваги реакцій при будь-якій температурі засновано на застосуванні рівнянь ізотерми реакції Вант-Гоффа і Гіббса-Гельмгольца у вигляді: ; (6.14) . (6.15) При визначенні DНТ і DSТ можна скористатись емпіричним температурним рядом теплоємкості (3.8; 4.9). У цьому випадку дістанемо рівняння Тьомкіна-Шварцмана . (6.16) Якщо визначати DНТ і DSТ за допомогою функцій тепловмісту і приведеної енергії Гіббса (3.9; 4.10), одержимо рівняння . (6.17) Можна розрахувати константу рівноваги прямим методом за рівняннями (6.1; 6.2), визначивши експериментально рівноважні концентрації (парціальні тиски) реагуючих речовин. Задача 6.1. Феромарганець (сплав марганцю з залізом) в промислових умовах одержують шляхом відновлення залізної руди і оксиду марганцю (IV) коксом (вуглецем) за реакцією Х. Fe2O3 + MnO2 + 5C = 2Fe + Mn + 5CO. Визначити константи рівноваги реакції при 298 і 1000 К і зробити висновки що до умов проведення реакції. Розв'язання. Константу рівноваги при 298 К визначимо за рівнянням (6.13), підібравши з табл. Д.3 допоміжні реакції, Кр,298 яких відомі: I. Fe2 O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 +1 gKp,298,I = 5,50; II. MnO2 + 2C = Mn + 2CO +1 gKp,298,II = -33,77;
III. 2CO = C + CO2 -3 gKp,298,III = 21,02. Для реакцій І і ІІ індикатори (підкреслені), коефіцієнти і знаки підбираємо як звичайно (стор. 26). Оскільки для третьої реакції підібрати індикатор неможливо, то знак і коефіцієнт для неї підбирають таким чином, щоб можна було при підсумовуванні реакцій скоротити речовину, що не входить в рівняння Х (СО2). Зваживши на кількість моль СО2 в рівнянні І(3) і на коефіцієнт при рівнянні (+1), вибираємо для третьої реакції коефіцієнт (-3). Перевірку проводимо за рівнянням (6.12) – позитивна. Константа рівноваги при 298 К має значення: gКр,298,х = gКр,298,І + gКр,298,ІІ -3 gКр,298,ІІІ = = 5,50 + (-33,77) - 3×21,02 = -90,77; КР,298,х = 1,7×10-91. Видно, що константа рівноваги при 298 К дуже мала величина і реакція за цих умов зміщена ліворуч на 100%. Одержати при 298 феромарганець не можна. Визначимо якісний вплив температури на константу рівноваги реакції (Х). З цією метою обчислимо тепловий ефект реакції за рівнянням (3.2)
Оскільки DН > 0, то виходячи з рівняння ізобари (7.12), можна сподіватись, що при підвищенні температури константа рівноваги зростатиме. Визначимо константу рівноваги при 1000 К за рівнянням Тьомкіна-Шварцмана (6.16): ;
Кр,1000 = 2,2×105. Таким чином, реакція одержання феромарганцю вже при 1000 К протікає в прямому напрямку на 100%.
Задача 6.2. В промисловості хром добувають відновленням оксиду хрому (ІІІ) алюмінієм за реакцією Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3. Визначити константи рівноваги реакції при 298 і 1000 К, якщо відомі зміна тепловмісту реакції при 298 К (4,52 кДж) і зміна приведеної енергії Гіббса при 1000 К (-26,29 Дж/К). Розв'язання. Константу рівноваги реакції при 298 К визначимо за рівнянням Вант-Гоффа (6.11): .
; Кр,298 = 6,8×1091. Константу рівноваги при 1000 К знайдемо за рівнянням (6.17)
;
; Кр,1000 = 7,1×1026. Таким чином, реакція відновлення з оксиду хрому алюмінієм проходить самодовільно на 100% і при 298 і при 1000 К. При зростанні температури значення константи рівноваги зменшується, що відповідає рівнянню ізобари, бо DН < 0. В промисловості реакцію проводять при високих температурах, бо при низьких - швидкість реакції мала.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 33; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.221.27.155 (0.012 с.) |