Определите температуру инверсии крекинга углеводородов, используя данные таблицы.

Варианты

№	Уравнение реакции	, кДж/моль	, кДж/моль
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,

 

		, ,	, ,
		,	,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		,	,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		,	,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,
		, ,	, ,

 

		, ,	, ,
		, ,	, ,

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РАВНОВЕСИЕ

1. Каково значение использования термодинамических функций и параметров химических реакций в химической технологии?

2. Дайте понятие внутренней энергии, энтальпии, энтропии.

3. От чего зависит самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса?

4. Перечислите условия, определяющие термодинамическую вероятность осуществления химических процессов.

5. Охарактеризуйте термодинамическую вероятность термических превращений углеводородов различных классов

6. Что такое температура инверсии?

7. Дайте определение понятию «химическое равновесие». Перечислите его основные свойства.

8. Назовите количественную характеристику химического равновесия.

9. Перечислите способы выражения констант равновесия.

10. Какова связь между константами равновесия?

11. В чем состоит физический смысл константы равновесия.

12. Какова связь константы равновесия с термодинамическим функциями.

13. Условия смещения равновесия.

Задача 1.

1) К какому типу (по тепловому эффекту и агрегатному состоянию веществ) относятся реакции

a) СО_2(г) + СаО_(тв) DСаСО_3(тв) DН< 0

b) С₂Н_6(г) D С₂Н_2(г)+2Н_2(г) DН> 0

2) Куда сместится равновесие при увеличении давления, объема температуры (для реакции а). Запишите выражение константы равновесия для этой реакции

3) Какими изменениями давления и температуры концентраций реагентов и продуктов, можно увеличить выход конечного продукта. Запишите выражение константы равновесия для данной реакции.

Решение:

а) СО_2(г) + СаО_(тв)DСаСО_3(тв) DН< 0

1) Реакция гетерогенная, экзотермическая.

2) (­Р)®, т.к. число молей газообразных веществ в левой части уравнения 1, в правой 0;

­(V);

­(t), т.к. реакция экзотермическая.

К =1/[CO₂]

б) С₂Н_6(г) D С₂Н_2(г)+2Н_2(г) DН> 0

1) Реакция гомогенная, эндотермическая.

2) ®(Р¯ ), т.к. слева 1 моль газообразных веществ, а справа 3 моль;

® (t) ­, т.к. реакция эндотермическая;

®(С (С₂Н₆)) ­; (С(С₂Н₂) ¯ ); (С(Н₂)) ¯

К =[C₂Н₂] [Н₂]²/[C₂Н₆]

 

Кроме рассмотренного выше способа определения энергии Гиббса используют и другие приемы, например, уравнение Шварцмана-Темкина:

,

где - суммы коэффициентов уравнений теплоемкости для реагентов и продуктов. и т.д.;

- интегралы Шварцмана-Темкина.

Константу равновесия реакции при заданных условиях можно определить по формуле:

.

Задача 2.

Вычислите энергию Гиббса реакции и ее константу равновесия в зависимости от температуры, приведенной в таблице, используя уравнение Шварцмана-Темкина.

Варианты

№	Уравнение реакции	Т, К	, кДж/моль	, Дж/моль× К	а	b× 103	с× 106
			-77, 24; 52, 28; 20, 41	292, 9; 219, 4; 226, 9	-54, 39; 4, 196; 3, 305	545, 8; 154, 59 235, 86	-307, 7 -81, 09 -117, 6
			-123, 1; 52, 28; 1, 17	298, 2; 219, 4; 307, 4	-51, 72; 4, 196; 2, 54	598, 8; 154, 59 344, 9	-230, 0 -81, 09 -191, 3
			1, 17; 0; 111, 9	307, 4; 130, 6; 278, 7	2, 54; 27, 28; -2, 96	344, 9; 3, 26; 340, 08	-191, 3 0, 502; -223, 7
			-146, 4; 52, 28; -103, 9	348, 4; 219, 4; 269, 9	1, 44; 4, 196; -4, 8	476, 5; 154, 59 307, 3	-250, 4 -81, 09 -160, 2
			-123, 1; -84, 67; 111, 9	298, 2; 229, 5; 278, 7	-51, 72; 4, 494; -2, 96	598, 2; 182, 26 340, 08	-230, 0 -74, 86 -223, 7
			-146, 4; 20, 41; -84, 67	348, 4; 226, 9; 229, 5	1, 44; 3, 305; 4, 494	476, 5; 235, 86 182, 26	-250, 4 -117, 6 -74, 86
			-187, 82; 1, 17; -103, 9	425, 3; 307, 4; 269, 9	5, 02; 2, 54; -4, 8	653, 76 344, 9; 307, 3	-348, 7 -191, 3 -160, 2
			-146, 4; -74, 85; 1, 17	348, 4; 186, 19; 307, 4	1, 44; 17, 45; 2, 54	476, 5; 60, 46; 344, 9	-250, 4 -1, 117 -191, 3
			-201, 2; -115, 9;	239, 7; 218, 8; 130, 6	15, 28; 18, 82; 27, 28	105, 2; 58, 38; 3, 26	-31, 04 -15, 61 0, 502

Интегралы Шварцмана-Темкина

М-интеграл	М-интеграл при разной температуре
300 К	400 К	500 К	600 К	700 К	800 К	900 К
М0	0, 000	0, 0392	0, 1133	0, 1962	0, 2794	0, 3597	0, 4361
М1× 10-3	0, 000	0, 0130	0, 0407	0, 0759	0, 1153	0, 1574	0, 2012
М2× 10-6	0, 000	0, 0043	0, 0149	0, 0303	0, 0498	0, 0733	0, 1004

 

Тест «Термодинамический анализ химических процессов»

Вариант 1

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Ответы

Вопрос
Ответ
Вопрос
Ответ

Тест «Термодинамический анализ химических процессов»

Вариант 2

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Ответы

Вопрос
Ответ
Вопрос
Ответ

КИНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1. Что является предметом изучения химической кинетики?

2. Чем определяется скорость превращения любого вещества при гомогенных процессах?

3. Чем определяется скорость превращения вещества при гетерогенно-каталитических процессах?

4. Как определить скорость превращения веществ при непрерывных условиях?

5. Как связана скорость химической реакции со скоростью превращения веществ?

6. В чем отличие элементарных и неэлементарных реакций?

7. Тождественны ли понятия «порядок реакции» и «молекулярность»?

8. Дайте определение константы скорости реакции.

9. Каково влияние концентрации реагентов и температуры на скорость реакции?

10. Опишите механизм образования активированного переходного комплекса.

11. Что такое энергия активации элементарной реакции?

12. Объясните влияние катализатора на скорость реакции.

13. Что называют селективностью реакции?

14. Что такое интегральная селективность реакции?

15. Дайте определение дифференциальной селективности.

16. Как связана селективность с механизмом и кинетикой реакции?

Задача 1.

А_2(г) + 3В_2(г)®2АВ_3(г)

1) К какому типу относится эта реакция?

2) Запишите выражение для скорости прямой и обратной реакции.

3) Как изменится скорость прямой реакции при увеличении концентрации вещества В₂ в
2 раза?

4) Как изменится скорость прямой и обратной реакций при увеличении давления в системе в
3 раза?

Решение:

1) Все реагирующие вещества газы. Между реагирующими газами нет поверхности раздела®Реакция гомогенная.

2) v₀ ^®= k₁´ C(A₂)´ C³(B₂); v₀ = k₂´ C²(AB₃)

3) После увеличения концентрации вещества В она стала равна 2В_2.

Подставим эту величину в выражение для скорости прямой реакции:

v₁ ^®= k₁´ C(A₂)´ (2C (B₂)) ³=8 k₁´ C(A2)´ C³(B₂)=8 v₀ ^®

Вывод: скорость реакции увеличится в 8 раз.

4) При увеличении давления в системе концентрации каждого газообразного вещества также увеличатся в раза. Запишем выражения скорости прямой и обратной реакции после изменения условия:

v₁ ^®= k₁´ 3C(A2)´ (3C (B₂)) ³=81k₁´ C(A₂)´ C ³(B₂);

v₁ = k₂´ C²(AB₃)= k₂´ (3C (AB₃)) ²=9 k₂´ C²(AB₃)

v₁ ^®/ v₁ = 81/9=9

Вывод: при увеличении давления в 3 раза скорость прямой реакции увеличится в 81 раз, а обратной в 9 раз. После увеличения давления скорость прямой реакции стала в 9 раз выше, чем обратной. Следовательно, увеличение давления благоприятно для протекания прямой реакции.

Задача 2.

АO_(тв.)+H_2(г)®А_(тв.)+H₂O_(пар) DН> 0

1) Укажите тип реакции.

2) Во сколько раз изменится скорость прямой реакции по сравнению с обратной при увеличении объема в системе в 2 раза?

3) При увеличении объема в 2 раза (уменьшение давления) концентрации газообразных и жидких реагирующих веществ также уменьшатся в 2 раза.

Решение:

1) В реакции участвуют твердые и газообразные вещества. Между веществами есть поверхность раздела®Реакция гетерогенная.

DН> 0 реакция эндотермическая протекает с поглощением тепла.

2) Выражение для скорости прямой и обратной реакции до изменения условий:

v₀ ^®= k₁´ C(AО); v₀ = k₂´ C(Н₂О)

3) После изменения условий:

v₁ ^®= k₁´ C(AО)/2; v₁ ^®= 0, 5 v₀ ^®

v₁ = k₂´ C(Н₂О)/2 =0, 5 v₀

v₁ ^®/ v₁ = 0, 5 v₀ ^®/0, 5 v₀ =1 соотношение скоростей не изменилось

Вывод: скорости прямой и обратной реакций изменились в одно и тоже число раз. Для реакций, в которых число молей газообразных веществ одинаково изменение давления и объема изменяют скорости прямой и обратной реакций одинаково.

 

 

Задача 3.

Как изменится скорость прямой реакции при нагревании системы от 40°С до 70°С, если температурный коэффициент реакции равен 2?

Решение:

По правилу Вант-Гоффа v ₁/ v₂=g^(t2-t1)/10

v ^®/ v =2^(70-40)/10= 2³=8.

Ответ: скорость реакции увеличится в 8 раз.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: