Реферат по предмету "Химия"


Расчет термодинамических параметров различных веществ

СОДЕРЖАНИЕ 1. Расчет термодинамических характеристик химических реакций 2. Химическое равновесие. 3. Фазовое равновесие многокомпонентных систем. 4. Растворы электролитов. 5. Кинетические закономерности протекания химических реакций.
6. Теоретический вопрос Литература. Задание №1.
Расчет термодинамических характеристик химических реакций 1. Выведите аналитическую зависимость теплового эффекта реакции А от температуры. При выводе учитывать зависимость от температуры Cp = a + bT +сT2 +c'/T2 . С шагом 200 К рассчитайте тепловой эффект реакции в интервале температур 300–800 К. PCl5(T) + 4H2O(ж) = H3PO4(ж) +5HCl(г) 1.Т = 293-383 K PCl5(T) + 4H2O(ж) = H3PO4(ж) +5HCl(г) 2.Т = 383-432 К PCl5(T) + 4H2O(ж) = H3PO4(ж) +5HCl(г) 3.Т = 432-800 К PCl5(T) + 4H2O(ж) = H3PO4(ж) +5HCl(г) Исходные данные, взятые из приложения 2 Таблица 1
Вещество
∆Н0298, кДж/моль
∆S0298, Дж/моль·К
Коэффициенты ур-я Δ, Дж/моль К
а
в
с′·10–5
PCl5(г)
-445890
170,8
138
0
0
PCl5(г)
-374890
364,47
129,49
0,00293
-1640000
H2O(ж)
-285830
69,95
39,02
0,07664
0,00001196
H2O (г)
-241810
188,72
30
0,01071
33000
H3PO4(ж)
-126690
200,83
0
0
0
HCl(г)
-92310
186,79
26,53
0,0046
109000 ΔHп.п. (H2O)=8912 Дж/моль ΔНп.п.(PCl5)=12657,6 Дж/моль Определение теплового эффекта реакции при 298 К: Вычисление ∆а, ∆в, ∆с′ реакции: 1)293…383 ∆а = + – – 4=0 + 5*26,53 – 138 – 4*39,02 = - 161,43 ∆в = + – – 4= 0 + 5*0,0046 – 0 – 4*0,07664 = - 0,2836 ∆с′ = 0 + 5*109000 – 0 + 4*0,00001496 = 545000 ∆Ср = = -161,43 – 0,2836·Т + 2)383…432 ∆а = + – – 4= 0 + 5*26,53 – 138 – 4*30 = - 125,36 Δв = 0 + 5*0б0046 – 0 + 4*0,01071 = - 0,01984 Δс′ = 0 + 5*109000 – 0 + 4*33000 = 41300 ∆Ср = = -125,36 – 0,01984·Т + 3)432…800 ∆а = + – – 4= 0 + 5*26,53 – 129,49 – 4*30 = - 116,84 Δв = 0 + 5*0,0046 – 0,00293 – 4*0,01071 = -0,0228 Δс′ = 0 + 5*109000 + 1640000 – 4*33000 = 2053000 ΔСр = - 116,84 – 0,0228·Т + = 1000970 = 1000970 - 161,43·(Т–298) –0,2836(Т2 – 2982) + 545000 = 1000970 + 161,43*298 + 0,2836* 2982 = 1059837,912Дж/моль Зависимость для расчёта теплового эффекта реакции для интервалов tp :
1) Т = 298…383 ΔНт = 1059837,912 – 161,43*Т – 0,5*0,2836Т2 +545000/T 2) T = 383…432 ΔHт = ΔН383 – 125,36*Т – 0,5*0,01984*Т2 + 413000/Т + ΔНп.п.(Н2О) 3)Т = 432…800
ΔHт = ΔН432 – 116,84*Т – 0,5*0,0228*Т2 + 2053000/Т + ΔНп.п.(PCl5) Расчет теплового эффекта реакции при температурах 300, 388, 432, 500,700, 800 К: =1059837,912 +161,43·300 – 0,5·0,2836*3002 +=1000465,38 Дж/моль =1059837,912 +161,43*383 – 0,5·0,2836·3832 ++ 8912=999601,48 Дж/моль =999601,48 -125,36*432 – 0,5·0,01984·4322 + + 12657,6=957212,59 Дж/моль =957212,59 -116,84*500 – 0,5·0,0228*5002 + =900052,34 Дж/моль =957212,59 -116,84*700 – 0,5·0,0228*7002 + =872778,80 Дж/моль =957212,59 -116,84*800 – 0,5·0,0228*8002 + =859020,44 Дж/моль Расчет изменения теплоёмкости при температурах 300,388,432, 500, 700, 800 К: ∆Ср = = -161,43 – 0,2836·Т + ∆Ср300 = -161,43 – 0,2836·300 + = - 240,44 Дж/моль·К ∆Ср383 = -161,43 – 0,2836·383 + = - 252,50 Дж/моль·К ∆Ср432 = -125,36 – 0,01984*432 + = - 131,71 Дж/моль·К ∆Ср500 = -116,84 – 0,0228*500 + = - 120,01Дж/моль·К ∆Ср700 = - 116,84 – 0,0228·700 + = - 128,59 Дж/моль·К ∆Ср800 = - 116,84 – 0,0228·800 + = - 131,85 Дж/моль·К 2. Постройте графики зависимости ∆Сp = f(Т), ∆HТ = f(Т). При расчете ∆HТ учитывайте фазовые и полиморфные превращения всех участников реакции в данном температурном интервале.
3. Рассчитайте изменение энтропии реакции. Постройте график зависимости изменения энтропии от температуры с шагом 200 К в интервале 300–800 К. Расчет изменения энтропии реакции. ∆S 298 = + – – 4 =200,83+ 5*186,79– 170,8 – 4*69,95= 684,18 Дж/моль·К = 684,18 + 161,43·ln(300/298) – 0,2836·(300–298) + 0,5·545000= 682,57 Дж/моль·К = 684,18 + 161,43·ln(383/298) – 0,2836·(383–298) + 0,5·545000+ 8912/383 = 705,92 Дж/моль·К = 705,92 - 125,36·ln(432/383) – 0,01984·(432–383) + 0,5·413000+12657,6/432 = 703,30 Дж/моль·К = 703,30 – 116,84·ln(500/432) – 0,0228·(500–432) + 0,5·2053000= 686,07 Дж/моль·К = 703,30 – 116,84·ln(700/432) – 0,0228·(700–432) + 0,5·2053000= 644,21 Дж/моль·К = 703,30 – 116,84·ln(800/432) – 0,0228·(800–432) + 0,5·2053000= 626,82 Дж/моль·К

4. Вычислите изменение изобарно-изотермического потенциала ∆GТ в температурном интервале 300–800 К. Постройте график зависимости ∆GТ = f(Т). = 1000465,38– 300·682,52 = 795693,22 Дж/моль = 999601,48– 383·705,92 = 760999,80 Дж/моль = 957212,59– 432·703,30 = 653387,05 Дж/моль = 900052,34 – 500·686,07 = 557019,39 Дж/моль = 872778,80 – 700·644,21 = 421832,08 Дж/моль = 859020,44 – 800·626,82 = 357563,02 Дж/моль 5. Сделайте вывод о направлении протекания данной реакции. Так как > 0, при данных условиях реакция протекать не будет.















Задание №2. Химическое равновесие. I.Реакция протекает в газовой фазе с образованием продуктов реакции по схеме:
ν1А + ν2В = ν3D + ν4F 1. Выразите в общем виде константы равновесия КР и КС реакции B через равновесное количество молей вещества D, равное х, если исходные вещества взяты в стехиометрических количествах при общем давлении Р = 1,013*105 Па (1 атм.) и температуре Т= 500 К. Газообразные вещества, участвующие в химической реакции, находятся в идеальном состоянии. 2СО + 2Н 2 =СН3СООН(г) 2(1-х) 2(1–х) х Σ = 2–2х + 2–2х + х = 4 – 3х ∆νi= 1- 2-2 = -3 = 2. Каквлияет на равновесный выход продукта D увеличение общего давления системы. Попринципу Ле–Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказывать внешнее воздействие, то в системе происходит такое смещение равновесия, которое ослабляет это воздействие. При общем увеличении давления системы, равновесие сместится слева направо, т.к. из 4 молей исходных веществ образовался 1 моль продуктов реакции. 3. Рассчитайте константу равновесия реакции B при Т = 500 К и Р = 1,013·105 Па, х = 0,4. 4. Вычислите равновесный выход продукта D при P = 3,0·104 Па и Т= 500 К. х=0,1549 5. Рассчитайте химическое сродство ΔG, кДж, для реакции. Парциальные исходные давления компонентов реакции приведены в таблице 2.
Таблица 2
Парциальные давления, атм.



0,1
0,1
0,2 6. Сделайте вывод о направлении протекания реакции. Так как ∆Gº500>0, то реакция при Т = 500 К самопроизвольно протекать не может. II. Гетерогенная реакция протекает при постоянной температуре Т:
Таблица 3
Реакция
T, К
Р1·10-2 ,Па
Р2·10-2,Па
Р3·10-2,Па
V·103,Па
2С + О2 = 2СО
773
10
705
800
9 1.Определить нормальное сродство веществ А и В при температуре Т=298 К.


Таблица 4
Вещество


Коэффициенты ур-я
а
b
c′
С
0
5,74
16,86
0,00477
-854000
О2
0
205,04
31,46
0,00339
-377000
СО
–110530
197,55
28,41
0,0041
410000 ΔG=ΔH- TΔS 2. Вычислить константы равновесия Кр и Кс реакции. ∆а =2Δ асо+ 2Δ– Δ= 2*28,41 – 2*16,86 –31,46 = –8,36 ∆в = 2*0,0041- 2*0,00477- 0,00339=-0,00473 ∆с′ = 2*410000- 2*(-854000)+377000=2905000 = + ΔН= -221060- 7,15= -221067,15 Дж/моль = 178,58- 7,15=171,43Дж/мольК
;
3. Определить количество прореагировавшего твердого вещества А, если объем системы равен Vм3, а исходное давление газа В равно Р1 2С + О2 = 2СО 2(ν–x) (ν–x) 2х ∑ = 2ν–2x + ν–x +2 x = 3ν –x , следовательно Определяем парциальные давления компонентов 2,5*10 х =0,057 4. Определить изменение изобарно-изотермического потенциала, отнесенное к началу реакции, если исходные данные давления газообразных веществ В и С соответственно равны р2 и р3, а реакция идет при температуре Т, К 2С+О2=2СО Вывод:при данных условиях реакция протекает самопроизвольно,т.к.ΔG

ЗАДАНИЕ №3 Фазовое равновесие многокомпонентных систем На основании данных о температуре начала кристаллизации двухкомпонентной системы построить диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости системы А-В): Таблица 5
Система
Состав А, мол.%
Т начала кристаллизации, К
А-CsCl,
B-SrCl2
0
1147
10
1124
15
1089
20
1059
25
1102
35
1155
40
1166
50
1180
60
1158
70
1071
80
877
85
862
95
875,8
100
876,8 1. Обозначьте точками: I - расплав, содержащий а% вещества А при температуре Т1; II - расплав, содержащий а% вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения; III - систему, состоящую из твердого вещества А в равновесии с расплавом, содержащим б% вещества А; IV - равновесие трех фаз. 2. Определите качественные и количественные составы эвтектик. т.Е1: Количественный состав: 70% вещества А и 30% вещества АВ. Качественный состав: кристаллы А и АВ и раствор. (А+АВ;А+расплав;АВ+расплав) т.Е2: Количественный состав: 60%-В и 48%-АВ. Качественный состав: кристаллы В и АВ и расплав (В+расплав;АВ+расплав;В+АВ) 3. В каком физическом состоянии находятся системы, содержащие в, г, д % вещества А при температуре T1? Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры Т2? Таблица 6
Т1, К
а
б
в
г
д
Т2, К
1173
35
80
15
45
95
1093 Ø Система, содержащая в = 15% вещества А при Т1=1173 К(т.М), состоит из расплава двух компонентов АВ и В. Соотношение компонентов:30%-АВ и 70%-В. При понижении температуры до Т2 =1093(т.М′) система изменится и будет состоять из расплава и появятся первые кристаллы вещества В. Отношение фаз определяем по правилу рычага: ; В процентном соотношении это будет равно 6% твердой фазы и 94% жидкой фазы. Ø Система, содержащая г = 45% вещества А при Т1=1173 К(т.L), состоит из кристаллов вещества АВ и расплава. Соотношение компонентов: В– 15% и АВ-85%.Отношение фаз определяем по правилу рычага: ; В процентном соотношении это будет равно 29% твердой фазы и 71 % жидкой фазы. При понижении температуры до Т2 =1093 (т.L′) система также состоит из кристаллов АВ и расплава. Отношение компонентов в расплаве: В – 52%, компонента АВ – 48%. Отношение фаз определяем по правилу рычага: ;В процентном соотношении это будет равно 81%-твердой фазы и 19% жидкой. Ø Система, содержащая д = 95% вещества А при Т1=1173 К(т.N), состоит на 100% из расплава. Отношение компонентов : 5%-АВ и 95-А%. При понижении температуры до Т2 =1093К состояние системы не изменится, она по прежнему будет состоять на 100% из расплава. 4. Определите число фаз и число термодинамических степеней свободы системы при эвтектической температуре и содержании А 95%; С=К – Ф + n К = 2, Ф = 3, n = 2 С=2 - 3 + 2 = 1 5. При какой температуре начнет отвердевать сплав, содержащий д% вещества А? При какой температуре он отвердеет полностью?
Сплав R начинает отвердевать при Т=881 К, состояние системы будет меняться от т.R1 до т.R2. При Т=862К отвердеет полностью. 6. При какой температуре начнет плавиться система, содержащая а% вещества А? При какой температуре она расплавиться полностью, каков состав первых капель расплава?
Система Q начнет плавиться при Т=1059 К (т.Q1).Состояние системы будет меняться от т.Q1до т.Q2.При температуре выше 1155К система будет состоять на 100% из расплава (т.Q2). Состав первых капель расплава будет соответствовать составу в точке эвтектики Е2 (60%- B и 40%- АВ).

ЗАДАНИЕ № 4.
Растворы электролитов.
Р-р
элект
ролита Т, К
Λ+,
Ом-1
λ-,
Ом-1
Пара-
метры
Зависимость удельного сопротивления
ч, Ом·м электролита от концентрации
С, кмоль/м3, при заданной температуре
м2/экв HJO3
298
291
35,0
31,5
4,25
3,39
Т
С
ч
298
0,1
1,36
298
0,05
0,645
298
0,02
1,471
298
0,01
2,78
298
0,005
5,31
298
0,003
8,77
298
0,001
26,0
291
0,1
0,39 На основании данных о свойствах раствора вещества А в воде выполнить следующее: 1. Построить график зависимости удельной и эквивалентной электропроводимости от разведения V. - объем, в котором содержится 1г-экв растворенного вещества.
Т, К
298
298
298
298
298
298
298 291

10
20
50
100
200
333,3
1000
10 - электропроводность, Ом-1 Где r – удельное сопротивление, Ом; S – сечение проводника, м2; l – длина проводника, м. , следовательно - удельная электропроводность. Т,К 298
298 298 298 298 298 298 291 2,778
1,55 0,68 0,360 0,19 0,114 0,038 2,56 - эквивалентная электропроводность – электропроводность такого объема раствора, в котором содержится 1 г экв раствора вещества (Ом-1·м2/кг·экв-1). Т,К
298
298
298
298
298
298
298
291
27,78
31,01
34
36
38
38
38
25,6 2. Проверить, подчиняется ли раствор вещества А в воде закону разведения Оствальда. - закон Оствальда. где К – константа диссоциации; С – концентрация раствора вещества; λ - эквивалентная электропроводность.
Т, К
λ+, Ом-1
λ-, Ом-1
298
35,0
4,25
291
31,5
3,39 HJO3=H+ JO - степень диссоциации.
, , ; ; . Т.к.К1≠К2≠К3 – не подчиняется закону Оствальда. Следовательно,HSO3– сильный электролит. 3. Вычислить по данным зависимости эквивалентной электропроводности от концентрации эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении. λ 27,78
31,01 34
36
38
38
38
25,6 С 0,1 0,05 0,02 0,01 0,005 0,003 0,001 0,1 Закон Кольрауша: . λграф=38 Ом-1, Следовательно λтеор>граф. ; 39,25>38 5. Если раствор является сильной кислотой или основанием, вычислить для него рН при с=0,1 кмоль/м3 с учетом ионной силы раствора. С=0,1 моль/л рН - ? J - ? - ионная сила раствора. . γ±=1,4507 рН5. Для сильного электролита на основании зависимости эквивалентной электропроводности от , которая дается уравнением Кольрауша λ = λ- А, рассчитать эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении и постоянную уравнения графически.

0,32
0,22
0,14
0,1
0,07
0,05
0,03
C
0,1
0,05
0,02
0,01
0,005
0,003
0,001 Строим график зависимости λ = f()
λ
36,39
37,23
37,97
38,35
38,61
38,76
38,96

0,32
0,22
0,14
0,1
0,07
0,05
0,03 λ0= 50 Ом-1 x = 0,22-0,14 = 0,08 y = 37,97-37,23 = 0,74 tg α = К tg α = y/x = 9,25 К = 9,25 ЗАДАНИЕ № 5 Кинетические закономерности протекания химических реакций С12Н22О11+Н2О=С6Н12О6+С6Н12О6
Время, мин
Контроль за ходом реакции, а=в-конц. исх. веществ, моль/л
0
1
1435
1,081
4315
1,266
7070
1,464
11360
1,830
14170
2,117
16935
2,466
19815
2,857
29925
4,962 1. Определить порядок и константу скорости реакции, протекающей при заданной температуре Т=298 К, пользуясь данными о ходе процесса во времени τ (с начала реакции). Исследуем нашу реакцию на определение порядка реакции. Проверим реакцию на нулевой порядок:
Проверяем на реакцию первого порядка Т.к. К1 К2 К3 К4К5 К6К7 К8 К9 , значит реакция первого порядка. 2. По значениям констант скоростей реакции при двух температурах определить: энергию активации, константу скорости при температуре Т3, температурный коэффициент скорости и количество вещества, израсходованное за время τ, если начальные концентрации равны С0. принять, что порядок реакции и молекулярность совпадают. 2N2O=2N2 + O2 Т1 = 986,0 К Т2 = 1165 К Т3 = 1053 К К1 = 6,72 К2 = 977,0 τ = 65 мин С0 = 1,75 кмоль/м3 Определяем количество вещества: С= Со-х k= x=k x=k x + k x= x=

Список литературы
1. Физическая химия: Методические указания к выполнению курсовой работы. №240 (з). Белгород: издательство БелГТАСМ, 2004. 2. Стромберг А.Г. Семченко Д.П. Физическая химия. Учебник для ВУЗов.: 5-е изд., исправленное - М.: Высшая школа, 2003. 3. Герасимов Я. И. и др. Курс физической химии, т. I.: издание 2-е, исправленное - М.: Издательство «Химия», 1970. 4. Мищенко И. П., Равель А. А. Краткий справочник физико-химических величин. - Л.: Химия, 1974.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.