Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf

Скачать файл (8,02Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.06.2024

Просмотров: 172

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Задача. Визначити

константу

рівноваги реакції

С(гр.) +

С0 2 *±2СО

за методом Тьомкіна — Шварцмана

при 1000 К. Потрібні для розв'я

зування задачі дані взяти з табл. 2 і 6 додатку.

Р о з в ' я з а н н я .

Тепловий

ефект реакції

при 298 К

знайдемо

рівняння

Q298 =

2Q§g -

Q29°8E

= 2-110,598 • 10е -

393,777 • 10е

— 172,581 МДж.

Ентропія

реакції при 298 К:

Д5§9 8

= 2S^98,co -

52°98,с - S298,co2

= 2 • !98,04 • 103 -

5,74 • 103 -

— 213,78 • 103 =

176,56 кДж.

Коефіцієнти реакції Да0 , Аа1г Аа2

і Да_2 :

Д 0 = 2ао° —«о — а о ° ' = 2-27,634- 103 —17,15- 103 —32,24- 103

= 5,878 кДж;

Ааг

= 2af°-

а?-

-а?°° = 2 - 5,0--4,27 — 22,2 = —16,47 Дж;

Да2

= 2я 2 с о

- я 2

с о * = 0 - - ( -

3,48 • 10~3)

3,48 • 10~3

Дж;

Да _ 2

= 2а _ 2

— а±2

- ( - -8,79 • 108) =

8,79 - 108 Дж.

Ізобарний потенціал реакції знайдемо з рівняння:

AZ°T = АН°298

— TAS%8

— Т (М0Аа0

+ Л ^ Ч + М2 Да2

+ М_2 Да_2 ).

Підставивши в нього

значення ДЯ2 9 8 > А ^ 9 8 ) Аа0,

Аах,

Да2 , Да_2 ,

M0t

Mlt

/И2 , М _ 2

і Т,

матимемо:

AZ?ooo= 172,581 • 10е

— 1000 • 176,56 • 103 — 1000 [0,5088-5,878- 103 +

0,2463 • 103

• (— 16,47) +

0,1134 • 10е • 3,48 • 10~3 +

0,2783 • 10- 5 -- 8,79 • 108] =

172,581 - 10е — 176,56 • 106 —

— 2,991

• 10е

+ 4,055 • 10е — 0,3947 • 10е — 2,446 • 108 =

— 5,756 МДж.

Константу

рівноваги

реакції при 1000 К обчислимо з рівняння

— 9

5 8 5 " Ю4 АпТ — AZ° Q 0 0

9,585 • 10* • 1000 + 5,756 • 106

lg А р —

2.303ЯГ

2,303 • 8,314 • 103

• 1000

5,33.

або

Кр

= 2,138-108 Па.

З*

Задача. Обчислити наближене значення константи рівноваги ре акції взаємодії метану з вуглекислим газом при 1000 К за методом Владимирова:

СН4 + С0 2 =^2СО + 2Н2 .

Сталі М і yV для СН4 , С 0 2 і CO відповідно дорівнюють 3910,2 і —4,2142; 20557,8 і 0,1524; 5774,0 і 4,6861.

Р о з в ' я з а н н я . Наближене значення константи реакції взає модії метану з вуглекислим газом можна обчислити за формулою

l g / C p = ^ - + AiV.

Стала A M дорівнює

AM = 2Mco — Мен. — MCOt = 2 • 5774,0 — 3910,2 — 20557,8 = = — 12920.

Стала AN:

AN = 2Nco — NCH,— #co2 = 2 • 4,6861 +4,2142—0,1524 = 13,4340. Підставивши в рівняння значення сталих A M і AN, дістанемо:

№ = = ^ + 13,434 = 0,514.

Звідси

КР = 3,266 Па2 .

Задачі

39. Визначити хімічну спорідненість і константу рівноваги реакції


				CuO + H2 =^Cu +			Н 2 0 (рід.)
при	298 К. Ізобарні			потенціали		утворення CuO і Н 2 0 відповідно до
рівнюють —128,1 і —237,73 МДж • кмоль1 .
Відповідь: —109,63 МДж; 1,62 • 1014 Па - 1 .
40. Визначити константу					рівноваги реакції
				СО + Н 2 0 ( п . ) * * С 0 2 + Н 2
при	298	К. У	стандартних		умовах		ізобарні	потенціали утворення
СО,	Н 2	0 (п.)	СОг	відповідно		дорівнюють		—137,7; —228,757 і
—394,8 МДж • кмоль-1 .

Відповідь: 9,27 • 10*.

41. Визначити константу рівноваги реакції Мо + 0 2 = Мо02

при 1000 К, якщо залежність ізобарного потенціалу утворення МоОа від температури визначається рівнянням

AZ°T = — 553,334 • 10е — 23,03 • 103 Г lg Т — 2,95Г2 + 2,3 • Ю Т - 1 + + 246,2 • 103 Г.

Відповідь: 6,17 • 101 4 Па - 1 .

42. Визначити константу рівноваги реакції 3Fe + C=etFe3C

при 1800 К, якщо залежність ізобарного потенціалу утворення карбіду заліза від температури визначається рівнянням

AZ°T = 10,3623 • 108 + 10,17 • 103 7.

Відповідь: 1,699.

43. Обчислити константу дисоціації водяної пари за рівнянням

2 Н 2 0 ^ 2 Н 2	+ 0 2
при 2500 К- Теплота утворення водяної	пари при цій температурі до

рівнює 242,1 МДж • кмоль-1 . Стандартні ентропії Н 2 0 (п.), Н 2 і 0 2


відповідно дорівнюють		188,859.; 306,74 і 205,166 кДж • кмоль-1 . Теп
лоємності Н 2 0 (п.), Н 2		і 0 2 можна визначити за рівняннями:
ф°	= ЗО • 103		+ 10,717і + 0,33 • Ю Т - 2 ;
	С"2 = 27,72 • 103 + 3,397;
С°2 =	34,62 • 103		+ 1,087 — 7,859 • 10 8 7 - 2 .
Відповідь: 0,646 Па.
44. Обчислити	константу		рівноваги реакції,	що протікає під час
тужавіння будівельного розчину за рівнянням
Са (ОН)2 + С			0 2 ^ СаС03 + Н 2 0	(рід.)

при 298 К. Теплоти утворення СаС03 , Н2 0(рід.), Са (ОН)2 і С 0 2 від повідно дорівнюють 1207,5; 286,0; 987,2 і 393,8 МДж • кмоль - 1 . Стан дартні ентропії СаС03 , Н 2 0 (рід.).Са (ОН)2 і С 0 2 відповідно дорівню ють 88,8; 70,0; 72,9 і 213,8 кДж • кмоль-1 -К"1 .

Відповідь: 1,07 • 108 Па - 1 .

45. Обчислити константу рівноваги реакції С(гр.) + 2 Н 2 ^ С Н 4

при 800 К за методом Тьомкіна — Шварцмана. Теплота утворення ме тану при 298 К дорівнює 74,9 МДж • кмоль - 1 . Стандартні ентропії графіту, водню і метану відповідно дорівнюють 5,74; 306,74 і 186,3 кДж • кмоль - 1 - К - 1 . Теплоємності С (гр.), Н 2 і СН4 можна ви значити за рівняннями

Ср = 17,15 - 103 +4,277 — 8,79 • 108 7~2 ; С"2 = 27,72 • 103 + 3,397;

С™1 = 28,66 • 103 + 47,8977 — 1,926 • 108 7~2 .

При 800 К сталі М0 = 0,3597; М1 = 0,1574 • 103 і М _ 2 = 0.2213Х

X10- 5 .

Відповідь: 6,76 • 10~24 П а - 1 .

46. Обчислити наближене значення константи рівноваги реакції С + 0 2 ^ С 0 2

при 1000 К за методом Владимирова, якщо сталі М і N відповідно до рівнюють 20,5578 • 103 і 0,1524.

Відповідь: 5,131 • 1020 .

47. Знайти залежність логарифма константи рівноваги від темпе ратури для реакції

2ZnS + 30 2 =Ffc 2ZnO 4- 2S02 .

Потрібні для розв'язування задачі дані взяти з табл. 7 додатку.

в я я	т г	46,3168 • 103	_ „ О О Л
Відповідь:	l g КР	= —-—f	7,7330.

48. Обчислити константу рівноваги утворення оксиду вуглецю (II) при 1200 К за рівнянням

С + ~ 0 2 + * С О .

При цій температурі константи рівноваги реакції повного згоряння вуглецю і оксиду вуглецю (II) відповідно дорівнюють 1,775 • 1017 і

6,0 • 107 Па 2 .

Відповідь: 2,958	• 109 Па 2 .
49. Відновлення	оксиду	заліза	(III) оксидом вуглецю	(II) проті
кає в три стадії за такими		реакціями:
3Fe2 03 4- СОч=ь 2Fe8 04 + С 0 2 ;				(1)
	Fe3 04	+ СО	3FeO 4- С0 2 ;	(2)
	Fe0 4 - C 0 = p t F e + С 0 2 .			(3)