БОЛЬШАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА  
рефераты
Добро пожаловать на сайт Большой Научной Библиотеки! рефераты
рефераты
Меню
Главная
Банковское дело
Биржевое дело
Ветеринария
Военная кафедра
Геология
Государственно-правовые
Деньги и кредит
Естествознание
Исторические личности
Маркетинг реклама и торговля
Международные отношения
Международные экономические
Муниципальное право
Нотариат
Педагогика
Политология
Предпринимательство
Психология
Радиоэлектроника
Реклама
Риторика
Социология
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Физика
Философия
Финансы
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
Экономико-математическое моделирование
Экономическая география
Экономическая теория
Сельское хозяйство
Социальная работа
Сочинения по литературе и русскому языку
Товароведение
Транспорт
Химия
Экология и охрана природы
Экономика и экономическая теория

Основы физической химии

Основы физической химии

Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Пермский государственный технический университет"

Березниковский филиал

Кафедра химической технологии и экологии

Расчетная работа

Основы физической химии

2010

1. Задание.

Определить ?Н, ?U, ?S, ?F, ?G реакции при постоянном давлении р = Па и Т = 450 К.

Справочные материалы.

Вещество

?

кДж/моль

Дж/моль*К

?

кДж/моль

Коэффициенты уравнения

a

b*

-1675,69

50,92

-1582,27

114,55

12,89

-34,31

-395,85

256,69

-371,17

64,98

11,75

-16,37

-3441,80

239,20

-3100,87

366,31

62,59

-112,47

1.1 Расчет теплового эффекта реакции

Расчет теплового эффекта реакции в изобарном процессе в стандартных условиях (H):

?= ?-(?)

?-3441,80-(-1675,69+3(-395,85))=-578,56 кДж

Вывод: В стандартных условиях данный процесс является экзотермический, реакция идет с выделением тепла.

Расчет теплового эффекта реакции в изобарном процессе при заданной температуре(H):

?с=0, т.к. все вещества неорганические

?

?a ==366,31-(114,55+3*64,98)=56,82

?b ==62,59-(12,89+3*11,75)=14,45*1

?=)=-112,47-(-34,31-3*16,37)=-29,05*1

?=-578560+56,82+14,45*1T-29,05*1/)dT= -578560+56,82+14,45*1 -29,05*1= -578560+56,82(450-298)+14,45*1/2*(45-29)-29,05*1((450-298)/298*450)=-578560+8636,64+821,45-3292,77=-572,39 кДж

Вывод: При увеличении температуры на 152 К тепловой эффект реакции изменился на 6,17 кДж, реакция осталась экзотермической.

Расчет теплового эффекта реакции в изохорном процессе в стандартных условиях(U):

?Н=?U+p?V ; ?U=?H-p?V

p?V=?nRT

?U=?H-?nRT

?n=??= 0 - 3 = -3; ?n = -3

R=8,314 Дж/моль*К

?U(298)=-578,56-(-3)*0,008314*298=-571,13 кДж

Вывод: В изохорно-изотермическом процессе, при стандартных условиях реакция протекает с выделением тепла, т.е. процесс экзотермический.

Расчет теплового эффекта реакции в изохорном процессе при заданной температуре (U):

?U(450)=-572,39-(-3)*0,008314*450=-561,17 кДж

Вывод: При увеличении температуры на 152 К тепловой эффект данной реакции в изохорно-изотермическом процессе уменьшился на 9,96 кДж, реакция идет с выделением тепла.

1.2 Определение направления протекания химического процесса

Определение направления протекания реакции в изолированной системе (S):

а) в стандартных условиях:

?(298) =(298- ((298 + 3*(298)

?(298) =239,2-(50,92+3*256,69)=-581,79 Дж

Вывод: При взаимодействии оксида алюминия с оксидом серы (VI) в изолированной системе получилось, что ?S<0, поэтому процесс невозможен.

б) при заданной температуре:

?с=0, т.к. все вещества неорганические

?(T)=?(450)+

?(450)=-581,79+56,82+14,45*1*T-29,05*1/)dT/T= -581,79+56,82+14,45*1-29,05*1= -581,79+56,82*ln450/298+14,45*1(450-298)- 29,05*1*1/2*((45-29/29*45)=-581,79+23,42+2,196-9,15=-565,32 Дж

Вывод: При увеличении температуры на 152 К энтропия увеличилась на 16,466 Дж, но осталась отрицательной. В изолированной системе процесс невозможен. Расчет изобарно-изотермического потенциала (G):

а) в стандартных условиях

?(298) =(298- ((298 + 3*(298)

?(298) =-3100,87-(-1582,27+3*(-371,17))=-405,13 кДж/моль

Вывод: При взаимодействии оксида алюминия с оксидом серы (VI) в стандартных условиях ?G<0, поэтому процесс самопроизвольный.

?(298) = ?Н(298)-Т?(298)

?(298) = -578560-298*(-581,79)=-405,19 кДж

% ош.=((-405,13+405,19)/(-405,13))*100=0,01% ,

т.к процент ошибки очень мал, следовательно, можно использовать для расчета оба метода.

Вывод: В закрытой системе изобарно-изотермический процесс будет протекать самопроизвольно, т.к. ?G<0.

б) при заданной температуре

?(450) = ?Н(450)-450*?(450)

?(450) = -572390-450*(-565,32)=-317,996 кДж

При увеличении температуры на 152 К, энергия Гиббса увеличилась на 87,194 кДж, отсюда следует, что чем больше температура, тем больше энергия Гиббса. В закрытой системе изобарно-изотермический процесс остался самопроизвольным, т.к. ?G<0. Дальнейшее повышение температуры не выгодно, т.к. ?G стремится к нулю и процесс от самопроизвольного перейдет в равновесный, а затем в не самопроизвольный.

Расчет изохорно-изотермического потенциала (F):

а) в стандартных условиях

1 способ:

?F = ?U-T?S

?F(298)=-571130-298*(-581,79)=-397,76 кДж

2 способ:

?F(298)=?G-?nRT

?F(298)=-405,13-(-3)*298*0,008314=-397,7 кДж

%ош.=((-397,76+397,7)/(-397,76))*100=0,02%,

т.к процент ошибки очень мал, следовательно, можно использовать для расчета оба метода.

Вывод: В закрытой системе при стандартных условиях изохорно-изотермический процесс будет протекать самопроизвольно, т.к. ?F<0.

б) при заданной температуре

1 способ:

?F(450)= -561170-450*(-565,32)=-306,78 кДж

2 способ:

?F(450)=-317,996-(-3)*450*0,008314=-306,78 кДж

%ош.=((-306,78-306,78)/(-306,78))*100=0%,

т.к процент ошибки равен нулю, следовательно, можно использовать для расчета оба метода.

Вывод: При увеличении температуры энергия Гельмгольца увеличилась. В закрытой системе изохорно-изотермический процесс будет протекать самопроизвольно.

Вывод:

Т, К

?Н, кДж

?U, кДж

?G,кДж/моль

?F, кДж

?S, Дж

298

-578,56

-571,13

-405,19

-397,76

-581,79

450

-572,39

-561,17

-317,996

-306,78

-565,32

С увеличением температуры тепловые эффекты изобарно-изотермического и изохорно-изотермического процессов увеличились.

В данной работе ?Н, ?S, ?G получились отрицательными, отсюда следует, что процесс протекает самопроизвольно, но при невысоких температурах.

При увеличении температуры энергия Гиббса и энергия Гельмгольца увеличились, значит система стремиться к равновесию (в условиях равновесия ?F, ?G достигают минимума).

2. Задание: Определить ДH, ДU, ДS, ДF, ДG, реакции при постоянном давлении P=1.013 * 105 Па.

СdO(т) + H2SO4 (ж) = CdSO4 (т) + H2O (г)

Реакция протекает при температуре 511 градусов Цельсия .

Исходные данные

Вещест-во

ДHf?298

кДж/моль

S?298

Дж/моль*К

ДGf?298

кДж/моль

Ср298

Дж/моль*К

Коэф. уравнения

Ср?= f(T)

a

b * 103

cґ * 10-5

H2O

-241,81

188,72

-228,61

33,61

30,00

10,71

0,33

CdO

-258,99

54,81

-229,33

43,64

48,24

6,38

-4,90

H2SO4

-813,99

156,90

-690,14

138,91

156,9

28,3

-23,46

Cd SO4

-934,41

123,05

-828,88

99,62

77,32

77,40

-

2.1 Расчёт теплового эффекта реакции

Расчёт теплового эффекта реакции в изобарном процессе в стандартных условиях

ДНr? (298) = (ДНf? (298) CdSO4 + ДНf? (298) H2O) - (ДНf? (298) CdO + ДНf? (298) H2SO4)

ДНr? (298) = (-934,41 - 241,81) - (-258,99 - 813,99) = -103,24 кДж.

Вывод: При реакции в стандартных условиях ,произошло выделение тепла в количестве 103,24 кДж как следствие реакция является экзотермической.

Расчёт теплового эффекта реакции в изобарном процессе при заданной температуре

ДH(T) = ДНr? (298) + ;

Дa = ( Дa CdSO4+ Дa H2O) - ( Дa CdO+ Дa H2SO4)

Дa = (77,32+30,00) - (48,94+156,90) = -97,82 ;

Дb = (Дb CdSO4+ Дb H2O) - (Дb CdO+ Дb H2SO4)

Дb = (77,40+10,71) - (6,38+28,30) = 53,43 * 10-3

Дcґ =( ДcґCdSO4+ ДcґH2O) - (ДcґCdO+ ДcґH2SO4)

Дcґ = (0 + 0.33) - (-4,90-23,46) = 28,69 * 105

Дc = 0, т.к. все вещества неорганические.

ДH(511) = -103,24 * 103 + =

= -103,24 * 103 + (-97,82) * (511-298) + * (5112 - 2982) + -103240 - 20835,66 + 4603,45 + 4050,80 = -115,42 kДж.

Вывод: Увеличение температуры привело к увеличению количества теплоты выделившегося в следствии реакции.

Расчёт теплового эффекта реакции в изохорном процессе в стандартных условиях

ДU = ДН - ДnRT

Дn = Дnкон. - Дnнач

Дn=1-0=1

Газовая постоянная R = 8.314 Дж/моль*К

ДU(298)= ДНr? (298) -Дn*R*T

ДU(298) = -103,24 * 103 -1 * 8,314 * 298 = -103240 - 2477,57 = -105,72 кДж.

Вывод: Внутренняя энергия реакции в изохорном процессе составила 100,76 килоджоуля.

Расчёт теплового эффекта реакции в изохорном процессе при заданной температуре

ДU(511)= ДНr? (511) -Дn*R*T

ДU(511) = -115,42 * 103 - 1 * 8,314 * 511 = -115420 - 4248,45 = - 119,67 кДж.

Вывод: Как и в изобарном процессе увеличение температуры приводит к увеличению внутренней энергии реакции на 18,91 кДж.

2.2 Определение направления протекания химического процесса

Определение направления протекания данной реакции в изолированной системе

Определение направления протекания реакции в стандартных условиях

ДS? (298) = (S (298) Cd SO4 + S (298) H2O) - (S(298) Cd O + S (298) H2SO4)

ДS? (298) = (123,05+188,72)-( 54,81+156,90)= 100,06

Вывод: Так как энтропия S больше ноля 100,06>0 то процесс реакции в изолированной системе протекает самопроизвольно без внешнего воздействия. Определение направления протекания реакции при заданной температуре.

ДS(T) = ДS? (298) + ;

ДS (511) = 100,06 + = 100,06 - 97,82 + 53,43 * 10-3 + 28,69 * 105 = 100,06 - 97,82 + 53,43 * 10-3 * (511-298) + * = 121,66

Вывод: Изменение температуры привело к увеличению энтропии по сравнению с процессом при стандартных условиях . Следовательно повышение температуры ведёт к увеличению неупорядоченности и увеличению количества соударений молекул при реакции.

Определение направления протекания химического процесса в закрытой системе

Расчёт изобарно - изотермического потенциала в стандартных условиях

ДGr? (298) = (G (298) Cd SO4 + G (298) H2O) - (G (298) Cd O + G(298) H2SO4)

ДGr? (298)= (-823,88 - 228.61) - (-229,33 - 690.14) = -133,02 кДж/моль.

Вывод: Изобарно - изотермический потенциал показывает что процесс в закрытой системе идёт самопроизвольно ДGr? < 0 ; -133,02<0 .

Произведем расчет изобарно - изотермического потенциала по другой формуле:

ДGr? (298) = ДНr? (298) - Т* ДS? (298)

ДGr? (298) = -103,24 * 103 - 298 * 100,06 = -133,06 кДж/моль.

Найдем процент ошибки:

% ошибки =

Расчет можно производить любым способом, т.к. процент ошибки не существенен. Расчёт изобарно - изотермического потенциала при заданной температуре

ДGr? (511) = ДНr? (511) - Т* ДS? (511)

ДGr? (511) = -119,46 * 103 - 511 * 121,66 = -181,63 кДж/моль.

Вывод: Увеличение температуры никак не повлияло на процесс реакции в закрытой системе, она по прежнему идёт самопроизвольно ДGr? < 0; -181,63<0. Расчёт изохорно - изотермического потенциала в стандартных условиях.

ДF(298) = ДU(298) - T* ДS? (298)

ДF(298) = -105,72 * 103 - 298 * 100,06 = -135,53 кДж.

Вывод: Изохорно - изотермический потенциал показывает что процесс в закрытой системе идёт самопроизвольно ДF < 0 ; -135,53<0

Расчёт изохорно - изотермического потенциала при заданной температуре

ДF(511) = ДU(511) - T* ДS? (511)

ДF(511) = - 123,70 * 103 - 511 *121,66 = -185,87кДж.

Вывод: Изменение температуры привело к уменьшению потенциала по сравнению с процессом при стандартных условиях, а это означает что глубина реакции в закрытой системе увеличилась ДF < 0 ; -185,87>0.

Вывод

Рассмотренная реакция оксида кадмия и серной кислоты идёт самопроизвольно на это указывают все характеристики реакции, а рассмотренное увеличение температуры реакции её ничуть не замедляет. Всё это позволяет сделать вывод о том что увеличение температуры реакции позволяет увеличить её глубину и полноту. При этом реакция останется самопроизвольной.

T, K

ДH, кДж

ДU, кДж

ДS,

ДG, кДж/моль

ДF, кДж

298

-103,24

-105,72

100,06

-133,02

-135,53

511

-115,42

-119,67

121,66

-181,63

-185,87





17.06.2012
Большое обновление Большой Научной Библиотеки  рефераты
12.06.2012
Конкурс в самом разгаре не пропустите Новости  рефераты
08.06.2012
Мы проводим опрос, а также небольшой конкурс  рефераты
05.06.2012
Сена дизайна и структуры сайта научной библиотеки  рефераты
04.06.2012
Переезд на новый хостинг  рефераты
30.05.2012
Работа над улучшением структуры сайта научной библиотеки  рефераты
27.05.2012
Работа над новым дизайном сайта библиотеки  рефераты

рефераты
©2011