ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 2 Часть 1 1. Рассчитайте тепловой эффект реакции (таблица 1), протекающей в газовой фазе при T=298 К. 2. Выведите уравнение зависимости и теплового эффекта реакции от температуры. 3. Рассчитайте значения и в интервале 300 -1000 К с шагом 100 градусов и постройте графики этих зависимостей. Необходимые данные для расчета возьмите в справочнике. 4. Проанализируйте полученные зависимости и от температуры. 1. 2. 3. 4. Часть 2 Рассчитайте зависимость реакции (таблица 1) от температуры методом Темкина-Шварцмана и методом Гиббса-Гельмгольца. Сравните результаты, полученные этими методами. Сравните результаты расчета со значениями , полученными по литературным величинам и для веществ, участвующих в реакции [3]. Вычислите состав идеальной газовой смеси для реакции при атмосферном давлении (P=1 атм и при P, указанном преподавателем) в заданном диапазоне температур с шагом 100 или 50 К (по указанию преподавателя). Используйте зависимость , полученную методом Темкина-Шварцмана. Постройте графики зависимостей . Постройте диаграмму зависимости состава равновесной реакционной смеси от температуры при P=const или от давления при T=const (давление и температура указаны в скобках для каждого варианта). Если зависимости изменения энергии Гиббса от температуры практически совпадают между собой, для расчета состава равновесной смеси используйте результаты, полученные методом Темкина-Шварцмана. (В противном случае используйте результаты, наиболее близкие к результатам, полученным на основе литературных данных). ! Перед выполнением 4 пункта задания убедитесь в том, что зависимости , полученные методами ГиббсаГельмгольца, Темкина-Шварцмана и на основе литературных данных, имеют небольшие расхождения. При расчете используйте следующие источники: 1. Справочник физико-химических величин» под ред. А.А. Равделя, 1983 г. (или 1983+). 3. Сталл Д. Химическая термодинамика органических веществ. –М.: Мир, 1971. - 806 с. В зависимости от условий проведения реакции, указанных в варианте, выполните следующие расчеты (п. А или п. Б). А). Рассчитайте зависимость энергии Гиббса для реакции в интервале температур 300-1000 К с шагом 100 К методами Гиббса-Гельмгольца, Темкина-Шварцмана и по литературным данным. Рассчитайте состав равновесной реакционной смеси при указанной в задании температуре и давлениях. Постройте диаграмму зависимости состава равновесной реакционной смеси от давления при Т=const. Сделайте выводы о влиянии температуры и давления на состав равновесной реакционной смеси. Б). Рассчитайте состав равновесной реакционной смеси при указанном в задании давлении и температурах. Постройте диаграмму зависимости состава равновесной реакционной смеси от температуры при P=const. Сделайте выводы о влиянии температуры и давления на состав равновесной реакционной смеси. Таблица 1 – Химические реакции и условия их протекания для расчета состава равновесной идеальной газовой смеси № Реакция, условия варианта 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. CH4 + СО2 2CO + 2H2 (T=900 K; P= 1; 0,5 и 0,1 атм) 2 C2H5OH бутадиен-1,3 +2H2O+H2 (T=400 K; P= 1; 0,5 и 0,1 атм) 6H2 +2CO2 C2H5OH + 3H2O (Т=500 К и P=1, 5 и 10 атм) C2H4 + C2H2 бутадиен-1,3 (Т=1000 К и P=1, 5 и 10 атм) C2H5OH C2H4 + H2O (T=400 K (350 К); P= 1; 0,5 и 0,1 атм) C6H6 + C2H4 C2H5C6H5 (Т=900 К и P=1; 5 и 10 атм) i-C3H7OH C3H6 +H2O (Т=400 К и P=1; 0,5 и 0,1 атм) н-C6H14 C6H6 +4H2 (T=600 K; P= 1; 0,5 и 0,1 атм) н-C7H16 C6H5CH3 +4H2 (Т=500 К; P=1; 0,5 и 0,1 атм) C2H4 + C3H6 C5H10 (Т=600 К; P=1; 5 и 10 атм Пропилен 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. циклопентан C2H2 + H2O CH3COH (T=1000 K; P= 1; 5 и 15 атм) н-C8H18 C6H5C2H5 + 4H2 (T=500 K; P= 1; 0,5 и 0,1 атм) 3H2 +CO2 CH3OH + Н2О (T=400 К; P=1, 5, 10 атм) Циклогексан бутадиен-1,3+C2H4+H2 (Т=800 К, P=1; 0,5 и 0,1 атм) 3CO+2H2O CH3OH+2CO2 (T=600 К; P=1; 5; 10 атм) CO2+H2 CO +H2O (P=1 атм, T=800, 900, 1000 K) C6H6 + C3H6 = C6H5C3H7 (н-пропилбензол) (P=1; 5 и 10 атм, T=800 К) Постройте диаграмму зависимости состава равновесной реакционной смеси от давления, сделайте вывод о влиянии P и Т на ее состав. 18. C6H5CH3 +CH3OH орто-C6H4(CH3)2+ H2О Рассчитайте состав равновесной смеси в мольных долях при P=1 атм, T=900 K и следующих условиях: первоначальная смесь содержит а) по 1 моль исходных веществ и 100 моль Н2О; б) по 1 моль исходных веществ и 500 моль Н2О; в) по 1 моль исходных веществ и 1000 моль Н2О. Постройте диаграмму зависимости состава равновесной реакционной смеси от количества (в моль) содержащегося в ней первоначально водяного пара. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. CO2 + 3H2 CH3OH + Н2О C6H6 + 3Н2 С6Н12 (циклогексан) HCOOCН3 + 2H2 2СН3OH Метилформиат: a=14,505; b·103=199,567; c·106=-81. (T=400 К; P=1, 5, 10 атм) (T=600 К; P=1, 5, 10 атм) ; ; (P=1 атм;T= 500, 600 и 700 К). CO + 3H2 CН4 + H2O (T=600 К; P=1; 5 и 10 атм) C2H5OH CH3CHО + H2 (Т=500 К; P=1; 0,5 и 0,1 атм). CH4 + H2О CO + 3H2 (T=800 К; P=1; 0,5 и 0,1 атм) CH3CHO + C2H4 бутадиен-1,3 + H2O (T=400, 600, 800 K; P=1атм) C6H12 (циклогексан) бутадиен-1,3+С2H6 (T=900 К; P=1; 0,5 и 0,1атм) цис-Бутен-2 2C2H4 (T=700 К; P=1; 0,5 и 0,1 атм) транс-Бутен-2 2C2H4 (T=700 К; P=1; 0,5 и 0,1 атм) 2-метилпентан C6H6 + 4H2 (T=600 К; P=1; 0,5 и 0,1 атм)
