> Речовини: C2H4O21.Соотношенія реагуючих речовин: 132.Масса речовин при н.у., кг: 0,13 · 105 - 3.Кількість реагуючих речовин, кмоль: 4,6 · 105 · 3= 13,8 · 1054.Об'ём реагуючих речовин при н.у., м3: 103,04 · 105 310,2 · 105
.
Сухе повітря містить 21 об.% О2. Отже, обсяг повітря, що містить 310,2 · 105 м3 кисню, складе:
.
Для процесу 2C2H2 + 5O2? 4CO2 + 2H2O маємо:
Речовини: C2H2O21.Соотношенія реагуючих речовин: 252.Масса речовин при н.у., кг: 0,12 · 105-3.Колічества реагуючих речовин, кмоль:
4,6 · 105 · 5=23,0 · 105 4.Об'ём реагуючих речовин при н.у., м3: 103,04 · 105515,2 · 105
.
.
Визначаємо об'єм повітря, необхідний для повного згоряння суміші вуглеводнів:
.
Визначення термодинамічних функцій процесів горіння має важливе практичне значення.
Визначимо теплові ефекти реакцій згоряння вуглеводнів, в розрахунку на 1 моль газової суміші. Запишемо термохимические рівняння протікають реакцій:
(I) C2H4 (г) + 3O2 (г)? 2CO2 (г) + 2H2O (г) +? RHоI (Дж? Моль - 1);
(II) C2H2 (г) + 5O2 (г)? 4CO2 (г) + 2H2O (г) +? RHоII (Дж? Моль - 1);
Скористаємося довідковими даними для необхідних розрахунків (табл. 1).
Таблиця 1
Довідкові дані термодинамічних функцій при 298 К
Учасники реакцій? f Н °, кДж? моль - 1? f G °, кДж? моль - 1S °, Дж? К - 1? моль - 1C2H4 (г) 52,2668,15219,56C2H2 (г) 226,73209,20200,84O2 (г) 00205,138CO2 (г) -393,51-394,36213,74H2O (г) - 241,82-228,57188,83
За слідству із закону Гесса, яке дозволяє розраховувати теплові ефекти хімічних реакцій, стандартна ентальпія хімічної реакції дорівнює різниці стандартних ентальпій утворення продуктів реакції і реагентів (з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів):, де? rHоТ - зміна ентальпії реакції (тепловий ефект реакції) ,? j,? i - стехіометричні коефіцієнти перед формулами кінцевих і вихідних речовин відповідно,? fHоТ (Вj) - стандартна ентальпія утворення продуктів реакції (кінцевих речовин),? fHоТ (Ai) - стандартна ентальпія утворення вихідних речовин реакції.
Отримуємо:
? rHоI, 298=2 ·? f Ho298 (CО2 (г)) + 2 ·? fHo298 (H2O (г)) - (? fHo298 (C2Н4 (г)) + 3 ·? fHo298 (О2 (г) ))=- 393,51 · 2 + (- 241,82 · 2) - (52,26 + 3 · 0)=- 787,02-483,64=
=- 1270.66 (кДж? моль - 1);
? rHоII, 298=4 ·? fHo298 (CО2 (г)) + 2 ·? fHo298 (H2O (г)) - (2 ·? fHo298 (C2Н2 (г)) + 5 ·? fHo298 (О2 (г )))=- 393,51 · 4 + (- 241,82) · 2 - (226,73 · 2 + 5 · 0)=- 1574,04-483,64-453,46=- 2511,14 ( кДж? моль - 1);
Всі реакції екзотермічни (? rHо1, 298,? rHо2, 298, lt; lt; 0), згідно з принципом Бертло-Томсена - мимовільно.
Враховуючи, що х (C2Н4)=0,582, х (C2Н2)=0,418 розраховуємо теплові ефекти реакцій на 1 моль газової суміші:
? rHоI =? rHоI, 298 · х (C2Н4)=- 1270,66 · 0,582=- 739,52 (кДж? моль - 1),
? rHоII =? rHоII, 298 · х (C2Н2)=- 2511,14 · 0,418=- 1049,65 (кДж? моль - 1).
Визначення зміни ентропії та енергії Гіббса реакцій згоряння вуглеводнів можна провести також згідно слідству із закону Гесса:, де? r Sот - зміна стандартної ентропії реакції,? j,? i - стехіометричні коефіцієнти перед формулами кінцевих і вихідних речовин відповідно, Sот ( Вj) - абсолютна ентропія продуктів реакції (кінцевих речовин), Sот (Аi) - абсолютна ентропія вихідних речовин реакції.
, де? r GоТ - зміна енергії Гіббса реакції,? j,? i - стехіометричні коефіцієнти перед формулами кінцевих і вихідних речовин відповідно,? fGоТ (Вj) - стандартна енергія Гіббса утворення продуктів реакції (кінцевих речовин),? fGоТ ( Аi) - стандартна енергія Гіббса утворення вихідних речовин реакції.
Отримуємо:
? rSoI, 298=2 · So298 (CО2 (г)) + 2 · So298 (H2O (г)) - (So298 (C2Н4 (г)) + 3 · So298 (О2 (г)))=2 · 213,74 + 2 · 188,83 - (219,56 + 3 · 205,138)=- 29,834 (Дж · моль - 1 · К - 1);
? rSoII, 298=4 · So298 (CО2 (г)) + 2 · So298 (H2O (г)) - (2 · So298 (C2Н2 (г)) + 5 · So298 (О2 (г)))= 4 · 213,74 + 2 · 188,83 - (200,94 · 2 + 5 · 205,138)=- 194,92 (Дж · моль - 1 · К - 1);
DrGоI, 298=2 · D f Gо298 (CО2 (г)) + 2 · DfGо298 (Н2О (г)) - DfGо298 (C2Н4 (г)) - 3 · DfGо298 (O2 (г))=2 · (- 394,36) + 2? (- 228,57) - 68,15 - 3 · 0=- 399,71 (кДж? моль - 1);
DrGоII, 298=4 · Df Gо298 (CО2 (г)) + 2 · DfGо298 (Н2О (г)) - 2 · DfGо298 (C2Н2 (г)) - 5 · DfGо298 (O2 (г))=4 · (- 394,36) + 2 · (- 228,57) + 209,20 - 4,5 · 0=- 1329,2 (кДж? моль - 1);
? rSoI, 298,? rSoII, 298, lt; 0, оскільки зменшується число молекул газоподібних речовин у всіх реакціях.
DrGоI, 298, DrGоII, 298, lt; lt; 0, отже, хімічні процеси термодинамічно можливі, тобто можливе самовільне протікання процесів в прямому напрямку.
пожежевибухонебезпечної властив...
