Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Решение.

А. Теплоты реакции:

∆Н⁰₃₀₀ = 82,80 ― (-123,34) = 206,14 кДж/моль

∆Н⁰₈₀₀ = 64,90 ― (-155,60) = 220,50 кДж/моль

Заметим, что, поскольку имеются данные о теплотах образования при различных температурах, нет необходимости непосредственного применения формулы Кирхгофа.

Если реакция проводится в замкнутом сосуде постоянного объема, то ее теплота определяется изменением внутренней энергии. Для рассматриваемой реакции ∆U = ∆H ― 3RT находим:

∆U₃₀₀ = 206,14 ― 3 ∙ 8,31 ∙ 10^-3 ∙ 300 = 198,66 кДж,

∆U₈₀₀ = 220,50 ― 3 ∙ 8,31 ∙ 10^-3 ∙ 800 = 200,56 кДж.

Отметим, что ∆H не зависит от давления, а ∆U – от объема

Б. Энтропии реакции:

∆S⁰₃₀₀ = 269,7 + 3 ∙ 130,8 ― 298,9 = 363,2 Дж/К

∆S⁰₈₀₀ = 402,1 + 3 ∙ 159,4 ― 448,1 = 432,2 Дж/К

При 5 МПа и 800 К:

∆S₈₀₀ = ∆S⁰₈₀₀ ― 3Rln (5/0,1) = 432,2 ― 97,5 = 334,7 Дж/К

В. Энергии Гиббса реакции:

∆G⁰₃₀₀ = ∆Н⁰₃₀₀ ― ∆S⁰₃₀₀ = 206,14 ― 300 ∙ 363,2 ∙ 10^-3 = 97,2 кДж

∆G⁰₈₀₀ = 220,50 ― 800 ∙ 432,2 ∙ 10^-3 = ― 125,26 кДж

Ясно, что дегидрирование циклогексана в газовой фазе термодинамически возможно лишь при повышенных температурах (∆G< 0).

Г. Константы равновесия:

К⁰_р₃₀₀ = exp(― ∆G⁰₃₀₀ / R ∙ 300) = exp = exp (38,9)=0

К⁰_р₈₀₀ = exp = exp(18,8)

Величины К⁰_р показывают, что газофазное дегидрирование не будет протекать при 300 К, а будет протекать практически нацело при 800 К.

Величины К⁰_рне зависят от давления.

Выше показано, что К_р = К⁰_р(р⁰)³, К_N = К⁰_р(р⁰/р)³, где р⁰ - стандартное давление, при котором проводится реакция.

Поэтому К_р₃₀₀ = exp(―39) ∙ (0,1)³ МПа, К_р₈₀₀ = exp(18,8) ∙ (0,1)³МПа.

При 800 К и 0,1 МПа __________ при 800 К и 5 МПа: ______________ Рост давления ощутимо уменьшает величину К_N.

Д. Равновесный состав. Если в исходной смеси нет продуктов реакции, то соотношение (39) для рассматриваемой реакции дает следующую связь К_Nи равновесной степени превращения х (см. таблицу 4).

К_N =

При 300 К как К_N, так и х близки к нулю. При 800 К и давлении 0,1 МПа или 5 МПа величинам К_N соответствует х < 0,99, т.е. реакция является практически необратимой.

При температурах, более низких, чем 800 К, величина К_N будет ограниченной и значение х будет ощутимо отличаться как от нуля, так и от единицы. Так, значениям К_N, равным 0,016, 0,079, 0,96, отвечают значения х, составляющие 0,4; 0,6 и 0,9 соответственно.