Бела-будуар
Ств + CO2 = 2СО
Дана реакція має місце у всіх процесах взаємодії газової фази з твердим вуглецем в коксохімічному виробництві та металургії. Оскільки система двокомпонентна і двофазна, то варіантність:
C = k - f + n = 2 - 2 + 2 = 2
тобто рівноважний склад залежить від 2-х параметрів (Т і Р)
% CO равн = П† (Т, Р)
В В
Перетворимо рівняння № 1, отримаємо:
Р *% CO ВІ + Кр * 100% СО - 100 ВІ * Кр = 0 (4)
Вирішення цих рівнянь щодо % СО є рішенням квадратного рівняння. Один з коренів цього рівняння позитивний, а інший завжди негативний і не має фізичного сенсу.
Результати розрахунків рівноважного складу газу при різних тисках представлені в таблиці № 2.
Таблиця 2. Рівноважний склад газу. table>
t В° C
Кр
Про. % CO при тисках (атм.)
0,5
1,0
3,5
402
0,0001
1,26
0,89
0,48
579
0,0445
27,5
19,0
10,7
690
0,7152
67,8
56,1
36,1
829
10,53
95,7
92,0
79,2
936
54,74
99,1
98,2
94,3
Дані розрахунку представлені на малюнку № 2
В
Малюнок 2. Рівноважний склад газу при різних тисках.
З таблиці 2 і малюнка 2 випливає, що підвищення температури викликає збільшення% СО, тобто зсув рівноваги реакції вправо, що характерно для ендотермічних процесів.
О”H = + 8920 * 2,3 * 8,31 = 170488 Дж,
збільшення тиску зміщує рівновагу вліво, тому що в цьому напрямку зменшується число моль газів.
На малюнку 2 ізобари% СО = ср (Т) ділять поле графіка на дві частини: ліву і праву від ізобари. У кожній з цих частин рівновагу реакції відсутній і можливо необоротне протікання процесу або реакції вправо (у правій частині) і в лівій частині в зворотному напрямку.
2СО = Ств + СO2
Задача № 3
Розрахувати рівноважний склад газу в реакціях відновлення оксидів заліза воднем і монооксидом вуглецю
рівнянь й константи рівноваги реакцій:
відновлення монооксидом вуглецю
1. 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 lg K 1 = 2726/T + 2,14
2. Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 lg K 2 = -1850/T + 2,10
3. FeO + CO = Fe + CO 2 lg K 3 = 688/T - 0,90
4. Вј Fe 3 O 4 + CO = Вѕ Fe + CO 2 lg K 4 = 54/T - 0,155
відновлення воднем
1a. 3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3 O 4 + H < sub> 2 O lg K 1 a = 813/T + 3,02
2a. Fe 3 O 4 + H 2 = 3FeO + H 2 O lg K 2a = -3736/T + 3,85
3a. FeO + H 2 = Fe + H 2 O lg K 3a = -1225/T + 0,85
4a. Вј Fe 3 O 4 + H 2 = Вѕ Fe + H 2 O lg K 4a = -1859/T + 1,59
У будь-який з наведених реакцій газ - відновник У перетворюється на оксид ВО, тому в газовій фазі:
1. % У равн + % ВО равн = 100 2. До р =% ВО равн /% У равн
Вирішуючи систему рівнянь (1) і (2), отримаємо:% У равн = 100/(1 + К)
Значення константи рівноваги До р реакції визначаються з емпіричних рівнянь, наведених вище. Результати розрахунку наведені в таблицях 3 і 4 і на рис. 3-8. br/>
Таблиця 3. Рівноважний склад газу в реакціях відновлення оксидів заліза монооксидом вуглецю
Темпі-ратура
Константа рівноваги До р
% C...
