Определить тепловой эффект реакции образования 200кг дихлорметана.
| DНх°, -? | CH4+2 Cl2→ CH2 Cl2г+2 HClг DН х° =( DН m°,обр( CH2 Cl2)г + 2· DН m°,обр ( HCl)г )– ( DН m°,обр (СН4)г + 2· DН m°,обр (С l2)г) . DН х°= -95,39+2·(-92,31)= -(-74,8510)= -205,16кДж. |
| DНm°,обр (СН4)г=–74,85кДж/моль DНm°,обр (Сl2)г = 0кДж/моль DНm°,обр(CH2Cl2)г=95,39кДж/моль DНm°,обр (HCl)г= -92,31 кДж/моль |
Пример 9
Вычислить тепловой эффект 2СН4г + 3О2г ® 2СОг + 4Н2Ог при 1500°С.
В данной задаче используется закон Кирхгофа
DНх T = D H°х + D C° p ( T-298)
1) Вначале необходимо найти стандартный тепловой эффект DН°х, пользуясь приложением 3.
2) Среднюю стандартную теплоёмкость, используя справочные данные приложения 3.
| DНх - ? | Решение: |
| DНm°,обр(СН4)г = –74,85кДж/моль DНm°,обр(O2)г = 0 DНm°,обр(СО)г = –110,53кДж/моль DНm°,обр(Н2О)г = –241,81кДж/моль CP°(CH4)= 35,71Дж/(мольּК) CP°(O2)= 29,37Дж/(мольּК) CP°(CO)= 29,14Дж/(мольּК) CP°(H2O)= 33,61Дж/(мольּК) t° = 1500°C = 1773К | D Н ° х = å D Н2(прод.) - å D Н1(исх.) D С ° р = å С °2(прод.) - å С °1(исх). При расчётах необходимо учитывать количество веществ (моль). D Н ° х = (2· D Н m ° ,обр (СО)г+4· D Н m ° ,обр (Н2О)г) –(2· D Н m ° ,обр (СН4)г +3· D Н m ° ,обр ( O 2 )г ) D Ср ° = (2·Ср ° (СО) + 4·Ср ° (Н2О)) – (2·Ср ° (СН4) + 3·Ср ° (О2)) D Нх ° = (2×(–110,53) + 4×(–241,81)) – (2×(–74,85+3×0)) = –1038,6 кДж D Ср ° = (2×29,14+4×33,61)–(2×35,71+3×29,37) = 33,19 Дж/К = 33,19×10-3кДж/К D Нх = –1038,6 + 33,19×10-3(1773–298) » » –989,6 кДж |
Пример 10
Идеальная машина Карно, работающая в интервале Т 350°С и 50°С, дает 33,52кДж работы за цикл. Какое количество теплоты сообщается машине и отдается теплоприемнику за этот же цикл.
|
|
|
| Q1-? Q2 - ? | Q 1 – Q 2 = W Q 2 = Q1 –W=36,3 КДж |
| Т1= 623К Т2= 323К W= 33,52КДж |
Пример 11
К газу при круговом процессе подведено 270кДж теплоты. КПД равен 0,48.
Определить работу и количество теплоты, отданное теплоприёмнику.
| W - ? Q2 - ? | Используем формулы для КПД Q 2 = Q 1 - h Q 1 Q 1 – Q 2 = W Q 2 = 270 – 0,48 × 270 = 140,4 (кДж) W = 270 –140,4 = 129,6 (кДж) |
| Q1 = 270 кДж h = 0,48 |
Пример 12
Выяснить возможность протекания реакции при стандартных условиях
3С2Н2Г ® С6Н6Ж
| DGx - ? | Используя формулу |
| DG°m(C6H6)жс = 124,38кДж/моль DG°m(C2H2) = 209,21кДж/моль | DG°x = åDG°m(прод) – åDG° m(исх), то есть DG°х = DG°m(C6H6)ж – 3·DG°m(C2H2)г Для этого воспользуемся справочной литературой и выпишем значения DG° m веществ по приложению 3. D G ° x = 124–3∙209,21 = – 503,21 кДж< 0. Так как D G <0, то данная реакция при стандартных условиях протекать может. |
Пример 13
При низких температурах (стандартных условиях) окисление SO2 не происходит. Определить температуру, выше которой эта реакция может быть использована в химической технологии.
2 SO2г + О2® 2 SO3г.
1) Данная реакция возможна, если D G £0 Þ для решения этой задачи используем формулу:
D G °х= D H °х – T· D S ° х £0 Þ D H ° х £ T· D S ° х
|
|
|
T ³ DH°х /DS° х
2) Определяем DН °х и D S °х при стандартных условиях, для этого используем справочную литературу приложение 3
D H °х = å D H°m (прод) – å D H°m (исх).
D S ° х = å S°m ( прод) – å S°m (исх).
| Т - ? | D H ° х = (2 × D Н ° m (SO3) – (2 D H ° m (SO2)+ D H ° m (O2)) |
| DН°m(SO2)г = –296,9 кДж/моль DН°m(O2)г = 0 кДж/моль DН°m(SO3)г = –395,85кДж/моль S°m(SO2)г = 248,07кДж/(моль×К) S°m(O2)г = 205,04кДж/(моль×К) S°m(SO3)г = 256,69кДж/(моль×К) | D S ° х = 2·(S ° m (SO3) – (2·S ° m (SO2)+S°m(O2)) D H ° х = (2×(–395,85) – (2×(–296,9 + 0) = =–197,9 кДж D S ° х = 2×256,69 – (2×248,07+205,04) = = – 187,8 Дж/К = – 187,8×10-3 кДж/К Т ³ – 197,9/(–187,8×10-3) = 1053,8К. |
Вопросы для самоконтроля по теме
«Основы термодинамики»
1. В адиабатическом реакторе непрерывного действия происходит изменение температуры, хотя она и не совершает работу. Как ведёт себя при этом внутренняя энергия?
2. Почему при таянии льда, несмотря на приток теплоты, температура системы остаётся постоянной?
3. Объясните различие между:
а) теплоёмкостью и теплотой;
б) законом Гесса и Первым законом термодинамики.
4. Объяснить причину остывания горячего тела, окружённого более холодной средой.
5. Как изменится энтропия в процессе кипения системы?
|
|
|
6. Проанализируйте процесс парообразования на Р-V; Т-S диаграммах воды.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 112; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!