Решение. Пренебрегаем зависимостью ∆rH0 и ∆rS0 от Т:

К_р = р_СО2, К_р = 10⁴/10⁵=0,1.

Пренебрегаем зависимостью ∆_rH⁰ и ∆_rS⁰ от Т:

∆_rG⁰_Т = ∆_rH⁰₂₉₈ –T∆_rS⁰₂₉₈ = -RTlnК_р

∆_rH⁰₂₉₈=∆_fH⁰_298,СаО+∆_fH⁰_298,СО2-∆_fH⁰_{298,СаСО3}= 178,1 кДж;

∆_rS⁰₂₉₈ = S⁰_298,CаО+ S⁰_298,СО2 - S⁰_{298,СаСО3} = 160,5 Дж/К

178,1^.10³ –Т^.160,5= -8,31Тln0,1 Þ Т=991К

Чем больше К, тем выше выход продукта - η – отношение количества (или массы) продукта к максимально возможному его количеству (или массе) при условии полного превращения какого-либо исходного вещества в продукт ( 100 % превращение невозможно с термодинамической т. зрения т.к. К_р становится ∞)

К_р и К_с не зависят от:

· парциальных давлений

· концентраций компонентов

· общего давления в системе

· но зависят от температуры и природы компонентов системы.

ln K_{p = -} ∆ _rG⁰_Т / RT ln K_p =

Зависимость константы равновесия от температуры - уравнение изобары Вант-Гоффа в дифференциальной форме: ( ∆ _rH⁰ ¹ f(T) (9)

d ln K_p / dT – температурный коэффициент

ln = (10)

Задача 14

Для реакции: А_(г) = 2В_(г) (Р,Т – const) К_р = 0,02 при 400 К и К_р = 4,00 при 600 К. Определить ∆_rH⁰₂₉₈, ∆_rS⁰₂₉₈ и К_р при 800 К.

Решение.

Пусть ∆_rH⁰ и ∆_rS⁰ не зависят от температуры. Составим систему:

∆_rG⁰_Т1 = ∆_rH⁰₂₉₈ –T₁∆_rS⁰₂₉₈ = -RT₁lnК_р1

∆_rG⁰_Т2 = ∆_rH⁰₂₉₈ –T₂∆_rS⁰₂₉₈ = -RT₂lnК_р2

x – 400y = -8,31.400 ln2^.10^-2

x – 600y = -8,31^.600 ln4

х = ∆_rH⁰₂₉₈ = 52833(Дж) = 52,833 кДж; y = ∆_rS⁰₂₉₈ = 99,575Дж/К.

ln = ln = () = 7,95; К₈₀₀ = 56,55

Задача 15

Рассчитать К_р и К_с реакции С_(к) + СО_2(г) = 2СО_(г) при 298 К и 1000 К. ∆ _rG⁰₂₉₈ =120кДж; ∆ _rG⁰₁₀₀₀ =-3,16 кДж. Сделайте вывод о выходе продукта реакции и определите знак энтальпии реакции.

Решение

К_р= ; К_с= ∆_rG⁰_Т =- RTlnК_р

K_p =exp(-∆G⁰_Т /RT) К_с =

К_р298 = exp(-120^.10³/8,31^.298) = ехр(-48,5) = 8×10^-22;

K_p1000 = exp(+3160/8,31^.1000) = ехр(0,38) = 1, 46.

∆n = 2-1=1

К_{с 298} = = 3×10^-23 К_{с 1000} = = 0,018

При 298 К К_р << 1 Þ в равновесной смеси практически отсутствуют продукты и равновесие смещено в сторону исходных веществ.

При 1000 К К_р > 1 Þ в равновесной смеси начинают преобладать продукты ( их выход растет с увеличением Т). К_р растет с увеличением Т, т.е.∆_rH⁰ > 0, т. к. из уравнения изобары Вант-Гоффа в дифференциальной форме: при ˃ 0 ∆_rH⁰ >0.

Задача 16

Для реакции С_(к) + СО_2(г) = 2СО_(г) К_{р 298} =8×10^-22; K_{p 1000} =1, 46; Δ_rН⁰₂₉₈ = 172,5 кДж. Объясните увеличение К_Р с ростом температуры.

Решение:

Зависимость константы равновесия от температуры - уравнение изобары Вант-Гоффа в дифференциальной форме:

∆_rH⁰ = Δ_rН⁰₂₉₈ - стандартная энтальпия реакции, которую в 1-ом приближении считают независимой от Т: ∆_rH⁰ ¹ f(T);

dlnK_p/dT ˃0 (температурный коэффициент) т. к. Δ_rН⁰₂₉₈ =172,5 кДж>0 (RT² >0) сл. с ростом Т K_p увеличивается.

Дата добавления: 2014-11-18