Определяем изменение энтропии и энергии Гиббса реакций сгорания углеводородов.

Определение изменения энтропии и энергии Гиббса реакций сгорания углеводородов можно произвести также согласно следствию из закона Гесса:

,

где Δ _r S^о_Т – изменение стандартной энтропии реакции, ν_j, ν_i – стехиометрические коэффициенты перед формулами конечных и исходных веществ соответственно, S^о_Т (В_j) – абсолютная энтропия продуктов реакции (конечных веществ), S^о_Т (А _i) – абсолютная энтропия исходных веществ реакции.

,

где Δ _r G^о_Т – изменение энергии Гиббса реакции, ν_j, ν_i – стехиометрические коэффициенты перед формулами конечных и исходных веществ соответственно, Δ _f G^о_Т (В_j) – стандартная энергия Гиббса образования продуктов реакции (конечных веществ), Δ _f G^о_Т (А _i) – стандартная энергия Гиббса образования исходных веществ реакции.

 

Получаем:

Δ _r S^o_{I, 298} = 2·S^o₂₉₈(CО₂(г)) + 2·S^o₂₉₈(H₂O(г)) – (S^o₂₉₈(C₂Н₄(г)) + 3·S^o₂₉₈(О₂(г))) = 2·213,74 + 2·188,83 – (219,5 + 3·205,138) = -29.8 (Дж·моль^–1·К^–1);

 

Δ _r S^o_{II, 298} = 3·S^o₂₉₈(CО₂(г)) + 3·S^o₂₉₈(H₂O(г)) – (S^o₂₉₈(C₃Н₆ (г)) + 4,5·S^o₂₉₈(О₂(г))) = 3·213,74 + 3·188,83 – (266,94 + 4,5·205,138) = 17,65 (Дж·моль^–1·К^–1);

 

D _r G^о_{I, 298} = 2·D _f G^о₂₉₈(CО₂(г)) + 2·D _f G^о₂₉₈(Н₂О(г)) – D _f G^о₂₉₈(C₂Н₄(г)) – 3·D _f G^о₂₉₈(O₂(г)) = 2·(-394,36) + 2 (–228,57) – (68.1) – 3·0 = –1313,96(кДж/моль);

 

D _r G^о_{II, 298} = 3·D _f G^о₂₉₈(CО₂(г)) + 3·D _f G^о₂₉₈(Н₂О(г)) – D _f G^о₂₉₈(C₃Н₆(г)) – 4,5·D _f G^о₂₉₈(O₂(г)) = 3·(-394,36) + 3·(–228,57) – 62,75 – 4,5·0 = -1931,49 (кДж/моль);

 

Ответ: Δ _r S^o_{II, 298}, > 0, так как увеличивается число молекул газообразных веществ, а Δ _r S^o_{I, 298} < 0, так как уменьшается число молекул газообразных веществ.

D _r G^о_{I, 298}, D _r G^о_{II, 298} << 0, следовательно, химические процессы термодинамически возможны, т.е. возможно самопроизвольное протекание процессов в прямом направлении.

8. Резервуар с указанными геометрическими параметрами и условиями хранения углеводородной смеси соединили, открыв задвижку со вторым подземным резервуаром V= 10 тыс.м³, в котором хранится такая же смесь при атмосферном давлении и температуре = 288К. Определить температуру газовой смеси, при котором в обоих резервуарах сохранится давление Р_хр, МПа?

Для хранения газообразных углеводородов используют сообщающиеся резервуары. Если в двух сообщающихся резервуарах хранятся газовые смеси при разных условиях 1 и 2

и ,

то можно определить общую массу газов (m₁ + m₂) при объединении резервуаров. Так как при объединении двух сообщающихся подземных резервуаров (открыв задвижку) и сохранении требуемого давления, температура газовой смеси Т изменится:

,

.

Рассчитаем массу смеси во втором резервуаре.

 

,

Значение массы газовой смеси возьмем из задачи№1:

m_газ.см.= 6,1*10⁶ кг; P₃=P_хр=14*10⁶ Па

P₂=P₀=101325 Па T₁=T_хр=267 К

 

 

.

 

Ответ: Т₃=359К.

9. Самый лёгкий газ выделенный из смеси, участвует в изотермическом процессе. При этом получена зависимость между объёмом V и давлением р. Представьте этот цикл в диаграмме V, m?

 

 

 

Определим, какой изопроцесс изображён на каждом участке графика 1-3, а также изменение термодинамических параметров:

участок 1→2: V=const, p увеличивается. Процесс изохорный.

участок 2→3: р=const, V увеличивается. Процесс изобарный.

участок 3→4: V=const, p уменьшается. Процесс изохорный.

участок 4→1: p=const, Vуменьшается. Процесс изобарный.

 

Физическое состояние массы газа определяется тремя термодинамическими параметрами: давлением р, объемом V и температурой Т. Между этими параметрами существует определенная связь, называемая уравнением состояния, задаваемая в общем виде дается выражением
,где каждая из переменных является функцией двух других.

 

Уравнение -Клапейрона для массы m газа

Изобразим зависимость, представленную в координатах V = f(т).

 

 

 

 

10.Опишите пожароопасные свойства газообразных веществ, составляющих смесь, а также средства тушения пожаров с их участием?

 

Этен, C₂H₄

Физико-химические свойства: Бесцветный газ. Мол масса 28,05; плотн по воздуху 0,974; т. кип. -103,7⁰С; коэф.диф. газа в воздухе 0,13 см²/с; теплота сгорания -1318 кДж/моль; в воде растворим плохо.

Пожароопасные свойства: Горючий газ. Т.самовоспл. 435⁰С; конц.пределы распр.пл.: 2,7 – 34% об. в воздухе, 2,9 – 80% об. в кислороде, 5 – 40% об. в оксиде азота, 12,5 – 70,5% об в диоксиде азота; максимальное давление взрыва 830 кПа; максимальная скорость нарастания давления 37,7 МПа/с; минимальная энергия зажигания 0,12 мДж; максимальная норм. скор. распр. пл. 0,735 м/с.

Средства тушения: Инертные газы, аэрозольные составы. Для предупреждения взрыва при аварийном истечении этилена и тушения факела в закрытых объемах необходимая минимальная концентрация диоксида углерода составляет 42% об., азота 52% об.

Пропен, С₃Н₆

Физико-химические свойства: Бесцветный газ. Мол. масса 42,08; т. кип. –47,7°С;lgр = 5,94852 – 786,532/(247,243 + t) при т-ре от –107,3 до –47,1°С; плотн. газа по воздуху 1,45; тепл. c гop. –1919 кДж/моль; в воде раствор. незначительно.

Пожароопасные свойства: Горючий газ. Т. самовоспл. 455°С; конц. пределы

распр. пл.: в воздухе 2,4–11% об., в кислороде 2,1–53% об.; верхн. конц. предел

распр. пл. в гемиоксиде азота 28,8% об. макс. давл. взрыва 648 кПа; миним. энергия зажигания 0,24 мДж;; макс. норм. скорость распр. пл. 0,51 м/с.Для предупреждения взрыва при аварийном истечении пропилена и тушения факела в закрытых объемах миним. конц. диоксида углерода 30% об., азота 43%об.

Средства тушения: Инертные газы

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы мною был сделан вывод о том, что температура самовоспламенения у этена меньше чем у пропена(435^оС <455°С) - это означает что этена более чувствителен к высоким температурам. Эти вещества можно потушить примерно одинаковыми средствами тушения, которыми являются газы. Смесь веществ хорошо горит на воздухе. Тепловые эффекты реакций сгорания углеводородов в смеси равны: Δ_rH^о_I-793,776 (кДж/моль), Δ_rH^о_II= -770,56 (кДж/моль).Определил энтропию и энергию Гиббса реакций сгорания углеводородов: Δ _r S^o_{II, 298} > 0, так как увеличивается число молекул газообразных веществ во всех реакциях. D _r G^о_{I, 298}, D _r G^о_{II, 298},D _r G^о_{III, 298} << 0, следовательно, химические процессы термодинамически возможны, т.е. возможно самопроизвольное протекание процессов в прямом направлении. Узнал пожароопасность этена и пропена. При выполнении данной курсовой работы мною были расчитанны тепловые эффекты реакций сгорания углеводородов, изменение энтропии и энергии Гиббса реакций сгорания углеводородов. Данная курсовая работа открыла для меня много нового о данных веществах, углубленное изучение в ходе работы помогло понять всю важность и сущность изучения пожароопасных свойств химических веществ и химии в целом.

 

 

Литература

1. Глинка Н.Л. Общая химия. - М.: Издательство Юрайт; ИД ЮРАЙТ, 2011.-886 с.

2. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004. – Ч.I. –713 с.

3. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004. – Ч.II. –774 с.

4. Окислительно-восстановительные реакции. Учебное пособие / Сост.: С.В. Тимофеева, А.С. Белоголовцев, Л.Н. Чеснокова. – Иваново: ОН и РГ ИвИ ГПС МЧС России, 2006. – 20 с.

5. Пожарно-техническая энциклопедия. - Екатеринбург: Калан, 2004. – 205 с.

6. Пожарно-техническая энциклопедия. - Екатеринбург: Калан, 2004. – 205 с.

7. Тимофеева С.В. Основные понятия и законы химии. Методические указания. - Иваново. ОН и РГ, 2004.- 23 с.

8. Химические системы: химическая термодинамика и кинетика. Учебное пособие / Сост.: Е.В. Козловский, Л.Н. Чеснокова. – Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России, 2011. – 99 с.

Интернет ресурсы:

-http://ru.wikipedia.org; 22.11.2013

-http://www.chem.msu.su/rus/teaching/org.html; 22.11.2013

-http://www.xumuk.ru/; 08.12.2013

-http://www.chembook.narod.ru; 09.12.2013

 

 

 

---

Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 14; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!