Расчет химического равновесия с помощью таблиц стандартных термодинамических величин
Расчет химического равновесия с помощью таблиц стандартных термодинамических величин - раздел Химия, Термодинамика и законы разбавленных растворов. Понижение давления пара растворителя над раствором. Закон Рауля В Настоящее Время При Расчетах Химических Равновесий Широко Используют ...
В настоящее время при расчетах химических равновесий широко используют таблицы термодинамических величин, где приведены вычисленные с большой точностью термодинамические характеристики веществ в стандартном состоянии. Газы и растворы в стандартном состоянии считаются идеальными.
Расчет ΔG и Кр целесообразно разделить на два этапа:
1) Сначала вычисляют изменение изобарного потенциала реакции для условий, принятых за стандартные (температура 298, 150К; давление, под которым находится каждое из чистых веществ – 1 атм). Стандартные изменения энтальпии, изобарного потенциала и стандартную энтропию принято обозначать ΔН2980,ΔG2980 и ΔS2980. По величине и знаку ΔG2980определяют возможность реакции. Если ΔG2980 >0 и абсолютное значение ΔG2980 очень велико, то реакция в стандартных условиях неосуществима и, следовательно, все другие расчеты не имеют смысла.
Обычно в таблицах представлены теплоты образования ΔН0 соединений из простых веществ. Очевидно, что ΔН0 простых веществ, находящихся в стандартном состоянии, равны нулю.
В таблицах приводится также - ΔG0 – убыль энергии Гиббса при образовании одного киломоля вещества из элементов, находящихся в стандартном состоянии. Для элементов в стандартном состоянии ΔG0 =0.
В термодинамических таблицах приводятся еще абсолютные значения энтропии ΔS0 веществ в стандартном состоянии.
Для иллюстрации рассчитаем в общем виде ΔН2980,ΔG2980 и ΔS2980 реакции.
NH3 + HCl ↔NH4Cl;
,
,
.
2) Затем от найденного значения ΔG2980 переходят к значению ΔGТ0 при температуре, отличной от температуры 2980 К; далее определяют константу равновесия, состав равновесной смеси и выход продуктов реакции.
В соответствии с уравнением (2.41) ΔGТ0 = ΔНТ0 - ТΔS 0 для перехода от ΔG2980 к ΔGТ0 необходимо пересчитать ΔН2980на ΔНТ0и ΔS2980 на ΔSТ0для заданной температуры.
Чтобы определить значения термодинамических характеристик при других температурах и давлениях, надо использовать выведенные ранее соотношения.
Метод Темкина–Шварцмана
Для практических целей приходится константу равновесия вычислять при температурах более высоких, чем стандартные. Для этого необходимо знать ΔGТ0, ΔНТ0 и ΔST0.
Значительные сокращения математических операций при подсчете указанных величин достигаются методом, предложенным М. И. Темкиным и Л. А. Шварцманом. Возьмем определенный интервал из уравнения Кирхгофа (1.33) в пределах от 298 до Т К, при этом получим
. (1)
Для расчета изменения энтропии химической реакции проинтегрируем в тех же пределах уравнение , где вместо теплоемкости одного вещества следует подставить изменение теплоемкости ΔСрсистемы:
. (2)
Значения (1) и (2) подставляем в уравнение :
ΔGT0 = ΔНТ0 -Т ΔST0.
При этом получим
.
Подставим в подынтегральные выражения эмпирический степенной ряд:
ΔСр = Δа + Δв Т + ΔсТ2,
.
Интегрируя, получим
Раскроем скобки:
Сгруппируем члены относительно температурных коэффициентов Δа; Δв и Δс:
Обозначим: ; ;
; .
Подставив Мi в уравнение (4.22), получим
.
Выражение для Мn справедливо, начиная с М1. Коэффициенты М0… Мnзависят только от температуры. Они рассчитаны и представлены в справочной литературе.
Первой закон термодинамики основные формулировки и математическое выражение первого закона термодинамики Применение его к термодинамическим... Теплоемкость Виды теплоемкости Связь между средней и истинной... Закон Гесса и следствия из него Применение первого закона термодинамики к химическим процессам Связь между qp и...
Работа расширения идеальных газов
Идеальный газ – это газ для идеализированной системы, состоящей из частиц, собственный объем которых мал по сравнению со всем объемом системы, и которые находятся в непрерывном хаотическом д
Работа расширения идеального газа.
Учитывая выведенное раннее разделение полной работы процесса на работу расширения и полезную работу (см. 1.6 и 1.10), математическое выражение первого закона термодинамики (2.3) можно представить в
Теплоемкость
Теплоемкостью называется количество теплоты, необходимое для нагревания данной массы вещества на один градус.
Различают удельную и мольную теплоемко
Температурная зависимость теплоемкости от температуры.
Температура значительно влияет на величину теплоёмкости и это влияние различно в различных температурных интервалах. Температурную теплоёмкость можно схематично рассмотреть на графике.
Закон Гесса
В 1836 г. Г. И. Гесс открыл основной закон термохимии, который является частным случаем первого закона термодинамики применительно к химическим реакциям, протекающим в изохорных или изобарных услов
Зависимость теплового эффекта от температуры.
Рассмотрим зависимость теплоты процесса от температуры. Для этого возьмем частные производные от приращения функций из уравнений теплоемкости и :
; ,
где , - изменение теплоемкост
Обратимые и необратимые процессы
Все процессы, в которых один вид энергии преобразуется в другой, строго подчиняются первому закону термодинамики. Однако этот закон ничего не говорит о направлении процесса. Так первому закону не п
Второй закон термодинамики, его формулировки
Все процессы, происходящие в окружающем нас мире, можно разделить на три группы:
· процессы, для совершение которых требуется затрата работы извне;
· процессы, для совершения кото
Цикл Карно
Сущность ограничений, налагаемых вторым законом на превращение теплоты в работу, можно пояснить на примере действия идеальной машины (машина работает без трения и без потерь тепла, а под рабочим те
Энтропия как мера неупорядоченности системы.
Энтропия (S) – это мера неупорядоченности движения материи или мера деградации (рассеянности) энергии.
Всякая система со временем переходит из неравновесного состоя
Свободная и связанная энергия.
Свободная энергия Гиббса (G)есть та работа, которую могло бы совершить тело в обратимом изотермическом процессе, или свободная энергия есть максимальная
Признаки равновесных состояний.
Истинное химическое равновесие характеризуется следующими признаками:
1) В момент равновесия скорости прямой и обратной реакции равны, а концентрации всех участников реакции остаются неизм
Нормальное химическое сродство.
Для того, чтобы можно было сравнивать сродство различных веществ, было введено понятие нормального химического сродства. К уравнению нормального химического сродства легко перейти
Новости и инфо для студентов