Основы химической физики. Простов В.Н. - 137 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

n
r
r
b
B
a
A
d
D
c
C
n
r
A
RT
H
V
Z
V
Z
V
Z
V
Z
N
=
л
моль
exp
1
К
0
0
00
0
0
С
, (7.27)
n
r
r
b
B
a
A
d
D
c
C
RT
H
V
Z
V
Z
V
Z
V
Z
=
л
1
expК
0
0
00
0
0
С
. (7.28)
Итак, для расчёта константы равновесия надо знать следующие
характеристики молекул участников реакции:
1) Массы молекул;
2) Углы и межатомные расстояния для расчёта моментов инерции;
3) Частоты колебаний;
4) Электронные уровни и их статистические веса;
5) Стандартные энтальпии образования при
Т = 0 К.
7.9 Расчёт равновесия сложных химических систем.
В обобщённом виде задача ставится так. Известны количества
(парциальные давления, концентрации) исходных веществ и их
начальное состояние (
Р
0
, Т
0
). В системе при прохождении химических
реакций устанавливается равновесие при
Р = const или V = const.
Надо определить равновесные концентрации или парциальные
давления в системе и её конечную равновесную температуру.
Поддержание постоянного объёма или постоянного давления в системе
приводит к разным равновесным состояниям, однако методы расчёта в
обоих случаях аналогичны. Если рассматривается изолированная
система, то речь идёт о расчёте адиабатической температуры
реакции.
В качестве наглядного примера
рассмотрим задачу о расчёте
адиабатической температуры высокотемпературного окисления
углеводорода в воздухе и равновесного состава продуктов такого
окисления. Процесс окисления и установления равновесия проведём в
изолированной системе при
Р = 1 атм.
137
                                         c                d
                            ⎛ Z C0   ⎞       ⎛ Z D0   ⎞
                            ⎜        ⎟       ⎜        ⎟
            ⎛ 1 ⎞
                     ∆rn    ⎜V       ⎟       ⎜ V      ⎟
                                                     ⎛ ∆ r H 00 ⎞              ∆rn
                            ⎝        ⎠       ⎝        ⎠             ⎡ моль ⎤
     К С = ⎜⎜   ⎟⎟         ⋅                     ⋅exp⎜ −        ⎟
                                                                    ⎢ л ⎥
                                                                                     ,   (7.27)
                                     a         b     ⎜          ⎟
            ⎝NA ⎠            ⎛ Z A0 ⎞ ⎛ Z B0 ⎞       ⎝ RT ⎠         ⎣      ⎦
                             ⎜      ⎟ ⎜      ⎟
                             ⎜V ⎟ ⎜V ⎟
                             ⎝      ⎠ ⎝      ⎠
                  c            d
          ⎛ Z C0 ⎞ ⎛ Z D0 ⎞
          ⎜      ⎟ ⎜      ⎟
          ⎜V ⎟ ⎜V ⎟                ⎛   ∆   H 0
                                               ⎞ ⎡ 1 ⎤
                                                       ∆rn
     КС = ⎝      ⎠   ⎝    ⎠   ⋅ exp⎜ −   r   0 ⎟           .                             (7.28)
                   a        b      ⎜           ⎟ ⎢   ⎥
          ⎛ Z A0 ⎞ ⎛ Z B0 ⎞        ⎝ RT ⎠ ⎣ л ⎦
          ⎜      ⎟ ⎜      ⎟
          ⎜V ⎟ ⎜V ⎟
          ⎝      ⎠ ⎝      ⎠

     Итак, для расчёта константы равновесия надо знать следующие
характеристики молекул участников реакции:

    1)   Массы молекул;
    2)   Углы и межатомные расстояния для расчёта моментов инерции;
    3)   Частоты колебаний;
    4)   Электронные уровни и их статистические веса;
    5)   Стандартные энтальпии образования при Т = 0 К.


         7.9 Расчёт равновесия сложных химических систем.

     В обобщённом виде задача ставится так. Известны количества
(парциальные давления, концентрации) исходных веществ и их
начальное состояние (Р0, Т0). В системе при прохождении химических
реакций устанавливается равновесие при Р = const или V = const.
Надо определить равновесные концентрации или парциальные
давления в системе и её конечную равновесную температуру.
Поддержание постоянного объёма или постоянного давления в системе
приводит к разным равновесным состояниям, однако методы расчёта в
обоих случаях аналогичны. Если рассматривается изолированная
система, то речь идёт о расчёте адиабатической температуры
реакции.
     В качестве наглядного примера рассмотрим задачу о расчёте
адиабатической    температуры     высокотемпературного   окисления
углеводорода в воздухе и равновесного состава продуктов такого
окисления. Процесс окисления и установления равновесия проведём в
изолированной системе при Р = 1 атм.


                                                          137