ішення завдання виконано на персональному комп'ютері і представлено в таблиці 2.
Таблиця 2 Зведена таблиця термодинамічних характеристик реакції
В В
5. Термодинамічний аналіз РЕАКЦІЇ
.1. На рисунку 1 і в таблиці 3 представлено зміна теплоємності в реакції
Таблиця 3 Величина при різних температурах реакції:
В
В
Малюнок 1. Зміна ізобарно теплоємності в реакції
З наведених даних випливає:
Величина змінює знак при температурі Т1 = 400 К. Така зміна значень визначає вид залежності від температури теплового ефекту і зміни ентропії в реакції (малюнки 2 і 3).
Значення реакції змінює знак при Т = 400 К, тому на кривих залежності і від температури (рис.2 і рис.3) при цій температурі з'являється екстремум ..
5.2 При кімнатній температурі тепловий ефект реакції = -393510 кДж, тобто реакція протікає з виділенням теплоти. Зміна теплового ефекту з температурою наведено в таблицях 2 і 4 і на малюнку 2
Таблиця 4 Тепловий ефект реакції при різних температурах
В
За даними табл.4 побудуємо залежність = f (T) на рис.2.
Вид кривої на малюнку 2 визначається законом Кірхгофа
(dDН)/(dT) =
Знак визначає вид кривої на малюнку 2 (спадаючий, зростаюче і екстремальна залежність).
В
Рис. 2. Залежність теплового ефекту від температури
Залежність на рис.2 дозволяє знайти не тільки значення теплового ефекту при будь-якій температурі в заданому інтервалі температур, а й визначити величину в межах 300-1500 К. Наприклад, визначимо розглянутої реакції при температурі 700 К. З диференціальної форми закону Кірхгофа ( dDН)/(dT) =, випливає, що тангенс кута нахилу дотичної, проведеної до кривої при обраній температурі, дає шукану величину (див. рис. 1).
Щоб визначити чисельне значення візьмемо на дотичній дві довільні точки a і b (рис.2). Можна записати:
0.95Дж/к
Розрахунок за рівнянням (3а) дає близькі до знайденого графічним способом значення .. p> У вивченому інтервалі температур знак не змінюється, а в порівнянні з величина змінилася приблизно на 0,1%.
.3 При кімнатній температурі зміна ентропії становить = ........ Дж/К, тобто реакція протікає зі збільшенням (зменшенням) безладу
Значення при всіх обраних температурах, наведені в таблиці 2, дані зведемо в таблицю 4. p> Таблиця 5 Зміна ентропії в реакції при різних температурах
В
За даними табл. 4 побудуємо залежність = f (Т) на рис. 3. br/>В
Малюнок 3. Зміна ентропії в реакції
На малюнку 3 видно, що зміна ентропії в реакції з температурою аналогічно зміні ентальпії на малюнку 2, і пояснюється знаком і величиною похідною
d ()/dT =/T
При розрахунку зміни стандартної енергії Гіббса для реакції скористаємося точним рівнянням Гіббса-Гельмгольца:
(8)
Знайдені величини зміни стандартної енергії Гіббса наведено в табл. 6, за даними якої побудована залежність = f (Т), зображена на рис. 4. br/>
Таблиця 6. Значення зміни стандартної енергії Гіббса () при різних температурах
В
В
Рис. 4. Стандартне хімічна спорідненість в реакції
З таблиці 5 і рис. 4 випливає що в усьому періоді температур <0. Характер залежності стандартного хімічної спорідненості від температури визначається знаком і величиною зміни ентропії:
()/dT = -,
тобто видом графіка на малюнку 4.
5.4 Константа рівноваги реакції
Для реакцій, в яких беруть участь тільки гази або гази і конденсовані фази, що представляють собою чисті речовини, константу рівноваги Ка висловлюють зазвичай через рівноважні парціальні тиску (Pi) і позначають символом Kp.
Константа рівноваги пов'язана зі зміною стандартної енергії Гіббса співвідношенням:
(9)
Після підстановки виразу (8) у рівняння (9) отримаємо:
. (10)
Якщо вважати, що в порівняно невеликому інтервалі температур тепловий ефект реакції () і зміна ентропії () практично постійні величини (це підтверджують і результати табл. 3 і 4). Звідси рівняння можна записати у вигляді:
= (A/T) + B, (11)
Де А і В - постійні, які відповідно рівні:
= -/R (12)
B =/R (13)
Рівняння (11) відповідає лінійної залежністю lnКp = f (1/T). Визначимо коефіцієнти А і В графічно. З цією метою за рівнянням (9) і даними табл.5 расcчитать величину lnKp в заданому інтервалі температур. Наприклад, для температури 300К:
, ... = -/(R1500) = (-397127,02)/(8,311500) = 31,859
Константа рівноваги, відповідна отриманого значення lnKp,, ..., обчислюється таким чином:, 1500 = Е31, 859 = 6,46 * 1013; Kp = 6,46 * 1013
Аналогічно розраховуємо lnKp і Кp і пр...
