Определяем окислитель и восстановитель в реакциях полного сгорания. Определяем стехиометрические коэффициенты в уравнениях методом электронного баланса.

 

Этен – C₂H₄

C₂H₄+O₂→CO₂+H₂O

С.О.(О₂) = 0. Для СО₂ С.О.(С) = +4; С.О.(О) = –2.

Для Н₂О С.О.(Н) = +1; С.О.(О) = –2.

В молекуле этена имеется два атома углерода со С.О.(С) = –2

Тогда:

2С^–2 –12ē → 2С⁺⁴ 12 ē 1 процесс окисления, углерод – восстановитель

О₂ + 4ē → 2О^-2 4 ē 3 процесс восстановления, кислород -окислитель

Получаем следующие стехиометрические коэффициенты: 1 и 3

C₂H₄+3O₂→2CO₂+2H₂O

 

Данные процессы относятся к процессам окисления, а углерод является восстановителем в процессе горения. Восстановитель всегда повышает свою С.О.

О₂ + 4ē → 2О^-2 – процесс восстановления; кислород, являющийся составной частью воздуха, является окислителем. Окислитель всегда понижает свою степень окисления.

В реакции с С₃Н₆ так же углерод является - восстановителем, а кислород - окислителем

Определим стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции:

 

2)С₃Н₆ + О₂ → СО₂ + Н₂О

3С^-2 -18е → 3С⁺ 1 восстановитель, процесс окисления

О₂⁰ + 4е → 2О^-2 4,5 окислитель, процесс восстановления

С₃Н₆ + 4,5О₂ → 3СО₂ + 3Н₂О

 

Ответ: Углерод является восстановителем в процессе горения. Восстановитель всегда повышает свою С.О.

О₂ + 4ē → 2О^-2 – процесс восстановления; кислород, являющийся составной частью воздуха, является окислителем.

 

5. Определим объём воздуха, необходимый для полного сгорания смеси газов при н.у.

Найдем мольные доли веществ:

 

 

Найдем объемы, которые занимают составляющие газовой смеси в резеввуаре:

Для определения объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов при н.у. воспользуемся следующими данными:

 

C₂H₄+3O₂→2CO₂+2H₂O(I),

Вещества:	C2H4	O2
1.Соотношения реагирующих веществ:
2.Масса веществ при н.у., кг:	2,2·104	-
3.Количества реагирующих веществ, кмоль:		0,8·103 · 3 = 2,4·103
4.Объём реагирующих веществ при н.у., м3:	17,9·103	53,7·103

Сухой воздух содержит 21 об.% О₂. Следовательно: .

 

C₃H₆+4,5O₂→3CO₂+3H₂O(II),

Вещества:	C3H6	O2
1.Соотношения реагирующих веществ:		4,5
2.Масса веществ при н.у., кг:	2,2·104	-
3.Количества реагирующих веществ, кмоль:		0,5·103 · 4,5 = 2,3·103
4.Объём реагирующих веществ при н.у., м3:	11,2·103	50,4·103

Сухой воздух содержит 21 об.% О₂. Следовательно: .

 

Определяем объём воздуха, необходимый для полного сгорания смеси углеводородов:

Ответ:

 

6. Определим тепловые эффекты реакций сгорания углеводородов в смеси, в расчёте на 1 моль газовой смеси.

Определим тепловые эффекты реакций сгорания углеводородов (I),(II) и (III), в расчете на 1 моль газовой смеси. Запишем термохимические уравнения протекающих реакций:

(I) C₂H₄(г) + 3O₂(г) → 2CO₂(г) + 2H₂O(г) + Δ_rH^о_III (Дж/моль);

(II) C₃H₆(г) + 4,5O₂(г) → 3CO₂(г) + 3H₂O(г) + Δ_rH^о_II (Дж/моль)

 

Воспользуемся справочными данными для необходимых расчётов.

Справочные данные термодинамических функций при 298 К

Участники реакций	Δ f Н°, кДж∙моль–1	Δ f G°, кДж∙моль–1	S°, Дж∙К–1∙моль–1
C2H4(г)	52.3	68.1	219.5
C3H6 (г)	20,41	62,7	266,94
Участники реакций	Δ f Н°, кДж∙моль–1	Δ f G°, кДж∙моль–1	S°, Дж∙К–1∙моль–1
O2(г)			205,138
CO2(г)	-393,51	-394,36	213,74
H2O(г)	-241,82	-228,57	188,83

По следствию из закона Гесса, которое позволяет рассчитывать тепловые эффекты химических реакций:

Стандартная энтальпия химической реакции

равна разности стандартных энтальпий образования продуктов реакции и реагентов (с учетом стехиометрических коэффициентов):

,

где Δ _r H^о_Т – изменение энтальпии реакции (тепловой эффект реакции), ν_j, ν_i – стехиометрические коэффициенты перед формулами конечных и исходных веществ соответственно, Δ _f H^о_Т (В_j) – стандартная энтальпия образования продуктов реакции (конечных веществ), Δ _f H^о_Т (А _i) – стандартная энтальпия образования исходных веществ реакции.

Получаем:

 

Δ_rH^о_{I, 298} = 2*Δ _f H^o₂₉₈(CО₂(г)) +2·Δ _f H^o₂₉₈(H₂O(г)) – (Δ _f H^o₂₉₈(C₂Н₄ (г)) + 3·Δ _f H^o₂₉₈(О₂(г))) = –393,51·2 + (–241,82)·2 – (–52.3 + 3·0) = –1322.96 (кДж/моль);

 

Δ_rH^о_{II, 298} = 3·Δ _f H^o₂₉₈(CО₂(г)) + 3·Δ _f H^o₂₉₈(H₂O(г)) – (Δ _f H^o₂₉₈(C₃Н₆(г)) + 4,5·Δ _f H^o₂₉₈(О₂(г))) = –393,51·3 + (–241,82)·3 – (–103,85 + 4,5·0) = –1926,4 (кДж/моль).

 

 

Все реакции экзотермичны (Δ_rH^о << 0), согласно принципу Бертло-Томсена – самопроизвольны.

Принцип Бертло-Томсена:

А+В®АВ при ΔH<0

A+B®C+D при ΔH<0

 

Учитывая, что х(C₂Н₄) = 0.6, х(C₃Н₆) = 0,4 рассчитываем тепловые эффекты реакций на 1 моль газовой смеси:

 

Δ_rH^о_I = Δ_rH^о_{I, 298} · х(C₂Н₄) = –1322.96 ·0,6 = -793,776(кДж/моль),

 

Δ_rH^о_II = Δ_rH^о_{II, 298} · х(C₃Н₆) –1926,4 ·0,4 = -770,56 (кДж/моль).

 

Ответ: Δ_rH^о_I= -793,776 (кДж/моль),Δ_rH ^о_II = -770,56 (кДж/моль),

 

---

Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!