Файл: Соляков, В. К. Введение в химическую термодинамику прогр. пособие для самостоят. изучения.pdf

5 __ 2

Приравняв правые части равенств (5.7) и (5.8), nocjfé

небольших преобразовании получаем

Таким образом, равновесные концентрации

аммиака

в случаях I и II не могут быть одинаковыми. Анало­

гичный результат получится и при сравнении

случая III

и величинами cr^Hj и оЦң

выберите

в

5—7 правиль­

ный ответ.

5—3

3)

« К р

<

K f ».

Ответ неправильный.

Выражение константы химического равновесия через

летучести (Kf) является более универсальным неспра­

ведливым при любых условиях существования системы.

Выражение той же константы через давления имеет

смысл

лишь

в

тех

случаях

(достаточно

низкие

давле­

ния н

повышенные

температуры),

когда

участвующие

в реакции газы с достаточной точностью подчиняются

уравнению

Менделеева — Клапейрона

и,

следовательно,

когда

их

химические потенциалы

можно

рассчитывать

по формуле (4.49),

летучести

f (см. 4— 14) сле­

Из

самого

определения

дует, что такое изменение условий существования газа,

при котором он из реального становится идеальным,

должно приводить к приближению фиктивного давле­

ния— летучести

к действительному

давлению вплоть до

полного их совпадения. В частности, при понижении

парциального давления любого из компонентов реак­

ционной смеси

(например,

за счет

снижения

общего

5 - 4

3) <<orNH3 > ffNH3 >

Правильно.

Выражение (5.12), полученное при рассмот­

рении химического взаимодействия в гомоген­

ной системе, состоящей из идеальных газов,

можно использовать также и для реальных

газов, если парциальные давления участников

реакции заменить

их летучестями (см. 4—14)

/(

/

ясог

р

яс • n0j

б*

131

Кр = К'р-пс

Я СО,

1’яо,

1)

Кр > Kf -

5 - 8

2)

Kp = Kf -

5 -1 3

3) Kp < K f - 5 - 3 3*

5 —5

2)

«Окисление невозможно».

Ответ неправильный.

Возможность

окисления титана определяется зна­

ком максимальной работы реакции:

3.

Ті (тв.) + S і0 2 (тв.) = Т і0 2 (тв.) -J- Si (тв.)

S i0 2 (тв.) =

Si (тв.) +

0 2 (газ, ІО5 Па),

AG0=

+ 645 кДж

и почленно сложив с уравнением реакции 1

Ті (тв.) + 0 2 (газ,

105Па) = ТіО (тв.),

AG° =

— 675

кДж

получим:

Ті (тв.) + S i0 2 (тв.) =

Si (тв.) +

+ Т і0 2 (тв.),-

AG° =

— 30 кДж

или

— AG°3= +

Лз =

30 > 0

5 __ 5

Таким образом,

результат получается противопо­

ложным Вашему ответу. Если необходимо предохра­

нить металлический титан от загрязнения окислами,

нельзя пользоваться тиглями из шамота, содержащего

SiOa

(используют

карборундовые, состоящие из

АЬОз).

Переходите теперь к фрагменту 5—9.

5—6

2) «Выход СО не изменится».

ОтЕет неправильный.

Замена кислорода воздухом означает, что в систему

вводится не участвующий в реакции газ — азот. Если при

этом сохраняется прежним внешнее давление, такая

замена эквивалентна снижению общего давления реа­

гирующих газов (О

и СО).

Выход

продукта2 реакции

(см.

5—7)

определяется

количеством этого продукта, полученным за определен­

ное время из заданного количества исходного вещества,

поступившего за то же время в реакционную зону.

Максимально возможный (равновесный) выход обус­

ловлен значениями равновесных парциальных давлений

или концентраций участвующих в реакции веществ.

Очевидно,

что

выход

окиси

углерода,

отнесенный

к единице количества поданного в газогенератор кис­

лорода, будет тем выше, чем большую

долю

состав­

ляет СО в газовой смеси, покидающей

реакционную

зону. Принимая, что оба компонента этой смеси яв­

ляются идеальными газами, можно отношение их коли­

честв заменить отношением парциальных давлений.

Таким образом, равновесный выход окиси углерода

должен быть тем выше, чем больше отношение равно­

весных давлений Я со/яо,-

Из выбранного Вами ответа следует, что Отношение

должно оставаться постоянным. Однако, как уже было

показано, такая независимость химического

равновесия

от общего

давления имеет

место

только

для

реакций,

в которых не изменяется число молей газообразных

веществ. В рассматриваемой же реакции

из

одного

моля О

образуется два моля СО.

Ваш

2 ответ

был

бы

справедлив,

если

бы

речь шла

о другой реакции:

С +

0 2 =

С 0 2

(5.11)

Из-за этой реакции при горении углерода вместе с СО

всегда

образуется

некоторое

количество

С 02

с ■расхо­

дованием

соответствующего

количества

кислорода.

5 — 6

будет

несколько ниже.

Однако благодаря

независи­

мости равновесия реакции (5.11) от присутствия в си­

стеме инертного газа, расход кислорода на

эту

реак­

цию не изменится при замене кислородного дутья воз­

душным, что и позволяет при решении поставленного

вопроса пренебречь сопутствующей реакцией образо­

вания СО .

2

Вернитесь к фрагменту 5—9 и выберите правильный

ответ.

5 - 7

2)

«Равновесные

давления зтАі,

jtAj, ...

яв ,

яВа,

...

не являются постоянными при

Т = const». Ответ верный.

и из

Действительно, из уравнения (5.5)

того, что AG° является функцией только тем­

пературы, следует: при постоянной темпера­

туре постоянным должно быть отношение

п(язг)

Кр — const

— ^— ——

(5.12)

Величина

Кр — это

известная из курса хи­

мии

к о н с т а н т а х и м и ч е с к о г о

р а в н о ­

весия .

Подстановка

КР в уравнении

(5.6)

приводит к выражению:

А =

я (р«

г

(5-13)

— ДО = RT In Кр - RT In •

П И )

Ке

(5.15)