Расчет и построение графической зависимости стандартного теплового эффекта реакции от температуры

Для того чтобы получить уравнение зависимости теплоты реакции от температуры проинтегрируем уравнение Кирхгоффа с использованием выражения ∆C_P в виде полученного степенного ряда. Получим уравнение:

 

∆_rH⁰ = ∆H_J + ∆_raT + + - ∆_rc′T^-1

где ∆Η_j - константа интегрирования, которую необходимо предварительно рассчитать. Для этого воспользуемся значением стандартного теплового эффекта при температуре 298,15 К и, соответственно, Т = 298,15 К

 

124260 = ∆Η_J + 38×298,15 − 0,03956×(298,15)² + 1,5627×10^-5 ×(298,15)³ − 0,5×10⁵ ×(298,15)^-1

∆Η_J = 116200,018 Дж/моль = 116200,02 Дж/моль;

 

Теперь мы имеем уравнение для расчета теплового эффекта реакции при любой температуре в пределах, определенных интервалами температур для С_Р,k:

 

∆_rΗ⁰_Т = 116200,02 + 38×Т - 0,03956×(Т) ² + 1,5627×10^-5×(Т) ³ - 0,5×10⁵×(Т)^-1

 

Рассчитаем тепловой эффект в интервале температур (Т - 200) ÷(Т + 200) с шагом в 50 градусов: Полученные значения внесём в таблицу 2 и построим график ∆_rΗ⁰_Т = f (T):

 

 

 

6. Расчет изменения стандартной энтропии реакции при Т=298 К

По данным об абсолютных значениях энтропий участников реакции найдем изменение энтропии реакции:

 

∆_rS⁰₂₉₈ = Σν_iS⁰_i,298 - Σν_jS⁰_j,298

 

∆_rS⁰₂₉₈ = 266,94 + 130,52 - 269,91 = 127,55 Дж/моль*К.

 

Энтропия - это функция, которая характеризует «порядок» в системе - чем больше значение энтропии, тем больше в системе «беспорядок». В данном случае при протекании реакции энтропия значительно возросла.

 

7. Расчет изменения стандартной энергии Гиббса при Т=298 К

Рассчитаем изменение стандартной энергии Гиббса при Т=298 К в Дж/моль по уравнению и сделаем вывод о направлении протекания реакции при исходных условиях:

 

∆_rG⁰₂₉₈ = ∆_rΗ⁰₂₉₈ − T∆_rS⁰₂₉₈

 

∆_rG⁰₂₉₈ = 124260 - 298,15×127,55 = 86230,968 Дж/моль.

 

Энергия Гиббса является критерием самопроизвольного протекания процесса. Полученное изменение энергии Гиббса больше нуля, следовательно, при Т=298,15 К реакция самопроизвольно не может идти в сторону образования продуктов (конечных веществ).

 

8. Расчет констант равновесия при р = 1 атм и Т = 298К

Рассчитаем lnK_P,298 , К_Р,298 и К_С при Т = 298,15 К:

 

Из уравнения ∆G⁰_Т = − RT lnK_P найдем значение

 

lnK_P = - , lnK_P = - = -34,78712,

К_Р = 7,80095E-16

а, используя соотношение между К_Р и К_С, найдем значение К_С.

 

K_Р = K_С (RT)^∆ν, где ∆_rν = Σν_i - Σν_j

 

К_С = = 3,19079E-17