Занятие 7

Задача 1. Расчет константы равновесия гомогенной химической реакции 2СО + 2Н₂ = СН₄ + СО₂ в изобарных и изохорных условиях. Вывод уравнения температурной зависимости константы равновесия. Для решения задачи воспользуемся уравнением температурной зависимости энтальпии из задачи 1 практического занятия 3.

96,98∙ T + 19,98∙10^-3∙ T ² + 0,373∙10^-6∙ T ³ − − 214982,12 (1)

Решение. Уравнение температурной зависимости константы равновесия получим, интегрируя уравнение изобары Вант-Гоффа:

(2)

Разделим переменные в уравнении (2) и подставим (1) в (2):

)dT (3)

Для расчета постоянной интегрирования уравнения (3) нам понадобится значение константы равновесия при стандартных условиях. Рассчитаем К _Р по уравнению стандартного химического сродства: .

Далее, упростим уравнение (3). Разделим коэффициенты на 8,314, сократим подобные члены и заменим интеграл суммы на сумму интегралов с одинаковыми пределами:

+2,4032∙10^-3 4,486∙10^-8 (4)

− −25857,84

Интегрируем (4):

11,665(lnT – ln298) +2,4032∙10^-3(T – 298) + (5)

+ (T² – 298²) +

Рассчитаем постоянную интегрирования (с учетом

= 47,27

Окончательный вид уравнения температурной зависимости константы равновесия в изобарных условиях

+

В программе Excel по данному уравнению находим ряд по заданным температурам и строим график температурной зависимости константы равновесия. Из графика видно, что при повышении температуры снижается и при температуре больше 900 К ее значение будет меньше нуля. Из этого следует, что при температуре выше 900 К реакция невозможна в прямом направлении. Таким образом, температурный интервал возможного процесса ограничивается 298 – 900 К. В изохорных условиях константу равновесия при стандартных условиях можно рассчитать по следующему выражению: (где константа равновесия в изохорных условиях; изменение числа молей газообразных участников реакции). Численное значение определим из уравнения стандартного химического сродства = −2 (из табл.1). Следовательно, будет равно:

(7)

и при стандартных условиях:

По уравнению (7) в программе Excel рассчитаем значение для других температур, а затем построим график зависимости ln .Из графика видно, что в изохорных условиях значение логарифма константы меньше нуля при более низких температурах (от 650 и выше).