Определение термодинамической возможности протекания химической реакции и недостающих кинетических параметров

 

 

 

Курсовая работа

«Определение термодинамической  возможности протекания химической реакции и недостающих кинетических параметров»

SO₂ Cl₂  = SO₂ + Cl₂

 

 

 

     Выполнила:

студентка 3 курса 

 

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2013

 

 

 

 

Вариант №9

Для реакции:

  SO₂ Cl₂  = SO₂ + Cl₂

Получены следующие данные:

Т,К	552	573,2	593,2	603,2	623,2
К,см/мин*моль	0,609 *10-4	0,311*10-3	0,132*10-2	2,624*10-3	9,700*10-3

 

 

Для реакции:

1. Определить термодинамическую возможность протекания реакции при стандартных условиях,
2. Рассчитать температуру, при которой изменяется направление реакции P = 1 атм. (принять, что ΔH и ΔS не зависят от температуры),
3. Вычислить, влияет ли давление на направление реакции при Т = 298 К,
4. Рассчитать Р = f (Т) для 5-7 точек из условия равновесия ΔG = 0 в приближении ΔС_р = const. Построить график Р = f (Т). Указать на графике (заштриховать) область возможного протекания реакции,
5. Рассчитать недостающие кинетические характеристики реакции:

- предэкспоненциальный множитель  k ,

- энергию активации Е_А,

- температурный коэффициент  Вант – Гоффа.

 

 

 

 

 

 

Задача №1

Дано:	Решение:
ΔH°298(SO2Cl2) =-363,17 кДж/моль ΔH°298 (SO2) = -296,90 кДж/моль ΔH°298 (Cl2) =0 кДж/моль   S°298 (SO2 Cl2 ) =311,29 Дж/(моль*К) S°298 (SO2) =248,07 Дж/(моль*К) S°298 (Cl2) =222,98 Дж/(моль*К)     ΔG - ?	ΔH°298= ΔH°298(SO2) + ΔH°298(Cl2) - ΔH°298(SO2Cl2) =-296,90+0-(-363,17)= 66,27 кДж/моль   S°298  =S°298 (SO2) + S°298 (Cl2)- S°298 (SO2Cl2 )= 248,07 +222,98 -311,29 =159,76 Дж/(моль*К)     ΔG298 = ΔH°298 – T∆S298     ∆G298 =66,27*103 – 298*159,76 = 18661,52 Дж.

 

 

При стандартных условиях ΔG >0,значит, реакция протекает  в обратном направлении.

 

 

 

 

 

 

Задача №2

Дано:	Решение:
ΔH°298 ( SO2 Cl2  ) =-363,17 кДж/моль ΔH°298 (SO2) =-296,90 кДж/моль ΔH°298 (Cl2) =0 кДж/моль   S°298 (SO2 Cl2  ) =311,29 Дж/(моль*К) S°298 (SO2) =248,07 Дж/(моль*К) S°298 (Cl2) =222,98 Дж/(моль*К)     T - ?	ΔG°Т = ΔH° – ТΔS°Т ΔH не зависит от температуры, значит ΔH°= ΔH°298; ΔS  не зависит от температуры, значит ΔS°= ΔS°298 ;   ΔG°Т = ΔH°298 – Т*ΔS°298   Т = при ΔG° = 0   Т = 66,27 * 103 /159,76 = 414,809 К.

 

                                    

                                          Задача №3

 

∆G_т,р = ∆G⁰_т = ∆nRT ln P_общ. Если ∆G уменьшается то реакция идет в прямом направлении, если ∆G увеличивается ,то в обратном направлении .

∆n = 1,значит, реакция зависит от давления.

 

 

 

 

Задача №4

Дано:	Решение:
∆С°р(SO2 Cl2  ) =77,40 Дж/(моль*К) ∆С°р ( SO2  )=39,87 Дж/(моль*К) ∆С°р (Cl2 )=33,93 Дж/(моль*К)	∆С°р =∆С°р,298=∆С°р (SO2 )+∆С°р (Cl2 )- ∆С°р(SO2 Cl2  )= 39,87+33,93-77,40= = - 3,6 Дж/(моль*К)

 

lnP =( ТΔS^°₂₉₈ - ΔH^°₂₉₈ + M₀ T∆С^°_р,₂₉₈)  /  (∆n RT);

Mo= ln (Т/298) + (298/Т) – 1;

Т,К	M0	lnP	Р
400	0,039	-0,73	0,48
450	0,075	1,47	4,35
500	0,113	3,23	25,28
550	0,154	4,66	105,60
600	0,195	5,85	347,23

 

График зависимости P=f(T)

Задача №5

Т,К	К	ЕА, Дж/моль	К0	ln γ	γ
555,2	0,609*10-4	204307	1,2928*1016	0,7839	2,19
573,2	0,311*10-3		1,2928*1016	0,7406	2,097
593,2	0,132*10-2		1,2930*1016	0,7032	2,02
603,2	2,624*10-3		1,2934*1016	0,6770	1,968
623,2	9,700*10-3		1,2934*1016

 

Е_А=(RT₁T₂ln(K₂/K₁))/( T₂ - T₁);                 К₀(ср)=1,2930*10¹⁶

К₀ = К*е ^Еа/RT ;                                             γ(ср)=2,07

ln γ = 10/ (Т₁ – Т₂)*ln (К₁ Т₁ / К₂ Т₂ )

 

1/Т	0,0018	0,0017	0,00168	0,00165	0,00160
lnK	-9,71	-8,0	-6,6	-5,9	-4,64

 

График зависимости ln K=f(1/T)