Химическая термодинамика (задачи, примеры, задания). Захаров И.В - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

44
.
)1(
)(1,0
4
101,1
2
x
xxx
K
′
−
′
⋅
′
+
⋅
=
−
⋅=
Решением этих уравнений находят
x и x‛, т.е. [H
+
] и рН = – lg[H
+
].
Задача 4. Рассчитать состав продуктов сгорания
стехиометрической смеси метана в воздухе в закрытом сосуде при
конечных параметрах
Р и Т с учетом диссоциации Н
2
О и СО
2
согласно
уравнениям:
1). H
2
O ⇔ H
2
+ 1/2O
2
,
2). CO
2
⇔ CO + 1/2O
2
.
Константы равновесий реакций 1) и 2) К
1
и К
2
при конечной температуре
Т известны.
Решение. Уравнение сгорания метана в стехиометрической смеси
запишется в виде
3). СН
4
+ 2О
2
⇔
СО
2
+ 2Н
2
О.
Предполагается, что азот воздуха в реакциях участия не принимает и
концентрацией метана в продуктах сгорания можно пренебречь.
Неизвестными величинами являются равновесные давления
Н
2
О, СО
2
,
СО, Н
2
и О
2
, т.е. пять неизвестных. Для решения задачи необходимо
иметь пять независимых уравнений. Такими являются два уравнения
для констант равновесий
(1,2) и три уравнения материального баланса -
по каждому из химических элементов:
[C]
0
= [СО
2
] + [СО], (4)
[ Н]
0
= 2[Н
2
О] + 2[Н
2
], (5)
[ О]
0
= 2[СО
2
] + [СО] + 2[О
2
] + 2[Н
2
О]. (6)
Следует отметить формулировку простого правила определения
минимального числа независимых уравнений для констант равновесия
при расчете сложных многокомпонентных равновесий -
число
независимых уравнений равно числу компонентов минус число
элементов. Действительно, число компонентов – это число неизвестных
величин концентраций и соответственно общее число уравнений,
необходимых для решения задачи. Число же химических элементов, 
                                0,1⋅( x + x′)⋅ x′
           K 2 = 1,1⋅10 − 4 =                     .
                                    (1− x′)
                                                      +         +
Решением этих уравнений находят x и x‛, т.е. [H ] и рН = – lg[H ].

     Задача 4.    Рассчитать      состав    продуктов    сгорания
стехиометрической смеси метана в воздухе в закрытом сосуде при
конечных параметрах Р и Т с учетом диссоциации Н2О и СО2 согласно
уравнениям:

          1). H2O ⇔ H2 + 1/2O2,

          2). CO2 ⇔ CO + 1/2O2.

Константы равновесий реакций 1) и 2) К1 и К2 при конечной температуре
Т известны.

     Решение. Уравнение сгорания метана в стехиометрической смеси
запишется в виде

          3). СН4 + 2О2 ⇔ СО2 + 2Н2О.

Предполагается, что азот воздуха в реакциях участия не принимает и
концентрацией метана в продуктах сгорания можно пренебречь.
Неизвестными величинами являются равновесные давления Н2О, СО2 ,
СО, Н2 и О2 , т.е. пять неизвестных. Для решения задачи необходимо
иметь пять независимых уравнений. Такими являются два уравнения
для констант равновесий (1,2) и три уравнения материального баланса -
по каждому из химических элементов:


          [C]0 = [СО2] + [СО],                            (4)
          [Н]0 = 2[Н2О] + 2[Н2],                          (5)
          [О]0 = 2[СО2] + [СО] + 2[О2] + 2[Н2О].          (6)

     Следует отметить формулировку простого правила определения
минимального числа независимых уравнений для констант равновесия
при расчете сложных многокомпонентных равновесий - число
независимых уравнений равно числу компонентов минус число
элементов. Действительно, число компонентов – это число неизвестных
величин концентраций и соответственно общее число уравнений,
необходимых для решения задачи. Число же химических элементов,

                                          44

Страницы