Контрольная работа по "Химии"

Московская Государственная Академия  
Тонкой Химической Технологии

им. М.В. Ломоносова.

 

 

 

 

 

 

Кафедра физической химии

 

 

 

 

Домашнее задание

вариант № 28

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. ХТ-311 Филатов И.Ю.

Преподаватель Казакова В.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2002.

Задание:

 

SO2 + 3H2 = H2S + 2H2O

 

Pобщ	n1	n2	n3	n4	M	Т	ΔT
0,4	1	2	1	0,5	7	1800	1400-1800

 

 

Табличные данные:

 

	ΔH°f 298	ΔS°298	C°p = f(t)
			a	b·103	c·105
SO2	-296,90	248,07	46,19	7,87	-7,70
H2	0	130,52	27,28	3,26	0,5
H2S	-20,60	205,70	29,37	15,40	–
H2O	-241,81	188,72	30,00	10,71	0,33

 

 

1) Расчет стандартного теплового  эффекта реакции при Т = 298 К

 

ΔH°298 = Σνi Δ fH°298 (кон) – Σνj Δ fH°298 (нач)

 

ΔH°298 = -248,81·2 – 20,60 + 296,9 = -207,32 кДж/мол

 

ΔH°298 < 0 следовательно реакция экзотермическая и по принципу Ле-Шателье повышение температуры не будет способствовать образованию продуктов, а наоборот.

 

2) Расчет изменения стандартной  энтропии реакции при Т = 298 К

 

ΔS°298 = Σνi ΔS°298 (кон) - Σνi ΔS°298 (нач)

 

ΔS°298 = 2·188,72 + 205,70 – 248,07 – 130,52·3 = -56,49 Дж/мол

 

3) Расчет изменения стандартной  энергии Гиббса реакции при  Т = 298 К

 

ΔG°298 = ΔH°298 -TΔS°298

 

ΔG°298 = -207320 + 56,49·298,15 = -190478 Дж/мол

 

Т.к. ΔG°298 < 0, то следовательно при Т = 298,15 К реакция может идти самопроизвольно в сторону образования продуктов.

 

4) Расчет констант равновесия  при Р = 1 атм и Т = 298 К

 

 

5) Расчет изменения теплоемкости  в ходе химической реакции.

 

Cp = Δa + ΔbT + Δc´T-2 = ΣνiCpi (кон) – ΣνjCpj (нач)

 

Ср = -33,66 + 19,17·-3T + 6,86·105T-2

 

6) Расчет и построение графика  зависимости стандартного теплового  эффекта реакции от температуры

 

Уравнение Кирхгоффа:

 

T	Ст. тепл. Эффект
1400	-230172,40
1450	-230722,64
1500	-231226,08
1550	-231682,62
1600	-232092,15
1650	-232454,60
1700	-232769,88
1750	-233037,94
1800	-233258,71

 

 

 

7) Расчет зависимости константы  равновесия от температуры

 

Изобара Вант-Гоффа:

 

 

Т	1/T	Конст. реакции
1400	0,000714	8,7694
1450	0,00069	8,0867
1500	0,000667	7,4481
1550	0,000645	6,8494
1600	0,000625	6,2871
1650	0,000606	5,7579
1700	0,000588	5,2592
1750	0,000571	4,7884
1800	0,000556	4,3433

 

 

8) Расчет изменения стандартной  энергии Гиббса и стандартной энтропии реакции

 

ΔG° = -RTlnKp

 

ΔG°T = ΔH°T -TΔS°T

 

T	(1/T)*103	Ст. тепл. эффект	LnKp	Kp	Энерг. Гиббса	Энтропия
1400	0,71	-230172,40	8,77	6434,39	-102072,45	-91,50
1450	0,69	-230722,64	8,09	3250,97	-97487,71	-91,89
1500	0,67	-231226,08	7,45	1716,53	-92884,79	-92,23
1550	0,65	-231682,62	6,85	943,29	-88265,87	-92,53
1600	0,63	-232092,15	6,29	537,57	-83632,97	-92,79
1650	0,61	-232454,60	5,76	316,70	-78988,00	-93,01
1700	0,59	-232769,88	5,26	192,33	-74332,76	-93,20
1750	0,57	-233037,94	4,79	120,11	-69668,94	-93,35
1800	0,56	-233258,71	4,34	76,96	-64998,13	-93,48

 

9) Расчет парциальных давлений компонентов при заданном начальном составе смеси

 

 

Σnk = 4,5

 

P'k = Pобщ·Xk

 

P''k = P'k·M

 

Вещество	nнач	Xk	P'общ	P'k	P''общ	P''k
SO2	1	0,222222	0,4	0,088889	2,8	0,622222
H2	2	0,444444	0,4	0,177778	2,8	1,244443
H2S	1	0,222222	0,4	0,088889	2,8	0,622222
H2O	0,5	0,111111	0,4	0,044444	2,8	0,311111

 

 

10)

 

  

 

 

(0,22+α)(0,11+2α)2(1-α) - 76,96(0,22-α)(0,44-3α)30,4=0

 

α = 0,0875

 

  

 

 

Выводы:

 

В этой реакции стандартная энергия Гиббса при 298 К меньше нуля, следовательно, т.к. она является критерием самопроизвольного протекания реакции, она может протекать самопроизвольно, в сторону образования продуктов.

Стандартный тепловой эффект данной реакции при 298 К меньше нуля, это значит, что реакция экзотермическая, т.е. идет в сторону образования продуктов с выделением тепла и по принципу Ле-Шателье, дальнейшее повышение температуры не будет способствовать образованию продуктов реакции. Это подтверждается также зависимостью энергии Гиббса от температуры в данной реакции. Она увеличивается с увеличением температуры, следовательно выход продуктов уменьшается.

По расчету энергии Гиббса при различных давлениях видно, что при увеличении давления в системе энергия Гиббса увеличивается, следовательно равновесие смещается в сторону реагентов и выход продуктов реакции уменьшается.