Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Топ:
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Дисциплины:
2017-12-13 | 937 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
для студентов направления подготовки бакалавров
11.03.04 «Электроника и наноэлектроника», направленности
«Микроэлектроника и твердотельная электроника»
очной формы обучения
Воронеж 2017
Составители: канд. физ.-мат. наук Е.П. Николаева,
С.О. Николаева
УДК 541.1
Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине «Физическая химия материалов и процессов электронной техники» для студентов направления подготовки 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника», направленности «Микроэлектроника и твердотельная электроника» очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Е.П. Николаева, С.О. Николаева. Воронеж, 2017. 59 с.
Методические указания включают основные методы расчета химических равновесий, определения степени завершенности и направления химической реакции, а также определения зависимости теплового эффекта химической реакции от температуры. Приведены примеры расчета и библиографический список.
Издание подготовлено в электронном виде и содержится в файле «Му пр ФХ.pdf».
Табл. 4. Ил. 11. Библиогр.: 4 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. Н.Н. Кошелева
Ответственный за выпуск зав. кафедрой
д-р физ.-мат. наук, проф. С.И. Рембеза
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный
Определение зависимости теплового
Эффекта химической
Реакции от температуры
Цель работы
1. Изучить основные законы термохимии: закон Гесса, следствия закона Гесса, закон Кирхгофа.
|
2. Изучить методику определения теплового эффекта химической реакции.
3. Определить температурную зависимость теплового эффекта заданной химической реакции в заданном интервале температур.
Теоретическая часть
Для реакции
(1.1)
температурную зависимость теплового эффекта химической реакции определяем по закону Кирхгофа
(1.2)
или
, (1.3)
где , – изменения молярной теплоемкости в результате протекания процесса при P = const или V = const.
Для реакции (1.1)
(1.4)
или
, (1.5)
где , , , – молярные теплоемкости реагентов при P = const; и – суммы теплоемкостей соответственно продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов ni.
Из (1.1) следует, что при
, ; (1.6)
, ; (1.7)
, , (1.8)
т.е. тепловой эффект не зависит от температуры.
При интегрировании уравнения (1.2), если известен тепловой эффект при Т 1, получим
, (1.9)
где – тепловой эффект данной химической реакции при Т = Т 1 (обычно 298 К) при условии, что в заданном интервале температур нет фазовых переходов веществ, участвующих в реакции.
Если для реагентов
, (1.10)
то
, (1.11)
где
. (1.12)
Например, для реакции (1.1)
. (1.13)
Аналогичным образом определяются D b, D c, D c ¢, D d.
Подставив D СР из (1.11) в (1.9), после интегрирования получим
. (1.14)
Если вычислить через неопределенный интеграл, получим
, (1.15)
где D Н 0 – постоянная интегрирования, которая определяется обычно из значения теплового эффекта при стандартных условиях.
Пример расчета
Найти температурную зависимость теплового эффекта реакции
СаСО3 = СаО + СО2,
если известно, что при Т = 1173 К тепловой эффект данной реакции = 178,074 кДж/моль. Термодинамические характеристики веществ приведены в таблице.
Термодинамические характеристики веществ
Вещество | , Дж/моль×К | , кДж/моль | ||
а | b ×103 | c¢ ×10-5 | ||
СаСО3 | 104,52 | 21,92 | –25,04 | –1206,88 |
СаО | 49,63 | 4,52 | –6,95 | –635,55 |
СО2 | 44,14 | 9,04 | –8,53 | –393,51 |
|
Так как , то
.
Согласно уравнению Кирхгофа (1.15), определяем D а, D b и D c ¢.
,
,
.
Таким образом, для данной реакции
.
Отсюда
.
На основании определенного теплового эффекта при
Т = 1173 К находим D Н 0, подставив значения и
Т = 1173 в (1.15):
.
Отсюда D Н 0 = 191141,4.
Тогда уравнение (1.15) для рассматриваемой реакции имеет вид:
.
На основании этого уравнения можно рассчитать тепловой эффект реакции при любой температуре.
Для определения теплового эффекта, например, при 1300 К подставим значение температуры в полученное уравнение:
= 163869 [Дж/моль].
Для определения расхода теплоты, например, на разложение 1 кг СаСО3 при 1300 К нужно определить число молей п в 1 кг CaCO3, тогда
,
[кДж/кг].
Если значение теплового эффекта не задано в условии, то для определения D Н 0 нужно найти тепловой эффект реакции при Т = 298 К, используя справочные значения стандартных теплот образования компонентов реакции .
[кДж/моль].
На основании определенного теплового эффекта находим D Н 0:
,
D Н 0 = 191149,4.
Задание
1. Изучить основные законы термохимии: закон Гесса, следствия закона Гесса, закон Кирхгофа.
2. Изучить методику определения теплового эффекта химической реакции.
3. Определить температурную зависимость теплового эффекта заданной химической реакции в заданном интервале температур.
Примеры задач
1. Пользуясь данными справочника, найдите изменение энтальпии при нагревании 64 г газообразного метилового спирта от 300 дл 700 К.
2. Рассчитайте тепловой эффект реакции СО + Н2О = СО2 + Н2 при постоянном давлении и температуре 1000 К, если значение его при 298 К равно-41,17 кДж/моль. Теплоемкость взять в справочнике.
3. Определите работу, совершаемую одним молем одноатомного газа в идеальном состоянии при адиабатическом расширении, если температура газа понизилась на 50 °С.
4. Как зависит от температуры внутренняя энергия индивидуального вещества? Дайте математическое выражение этой зависимости и объясните его.
5. Пользуясь справочными данными, укажите возрастает, уменьшается или остается без изменения тепловой эффект реакции при изменении температуры от 298 до 1000 К.
|
6. Пользуясь справочными данными, рассчитайте тепловой эффект (ΔН) реакции, протекающей при 798 К и постоянном давлении 1 атм: 2Cl2 + 2H2O(г) = 4HCl(г) +O2.
7. Пользуясь справочными данными по стандартным энтальпиям образования индивидуальных веществ, рассчитайте изменение энтальпии при конденсации 1 моля CS2 при 298 К.
8. На основании справочных данных найдите уравнение зависимости теплового эффекта ΔН (Дж/моль) от температуры для реакции СО + 2Н2 (г) = СО2 + Н2.
9. На основании справочных данных определите тепловой эффект ΔН (Дж/моль) реакции
:
а) при температуре 298 К и постоянном давлении;
б) при температуре 298 К и постоянном объеме.
10. Используя справочные данные, определите тепловой эффект реакции MnO + H2 (г) = Mn + H2O (г) при 800 К.
11. Пользуясь справочными данными, составьте уравнение ΔС = f (T) для реакции СН4 = С + 2Н2.
12. Стандартная теплота образования кристаллического In2O3 равна -926,76 кЖд/моль. Напишите уравнение реакции, к которой относится этот тепловой эффект.
13. Найдите тепловой эффект (ΔН) реакции
СН4 + Cl2 = CH3Cl + HCl:
СН4 + О2 = СО2 + 2Н2О(ж), ΔН = -892,0 кДж;
CH3Cl + O2 = CO2 + 2Н2О(ж) + HCl, ΔН = -637,0 кДж;
Н2 + О2 = Н2О(ж), ΔН = -236,0 кДж;
Н2 + Cl2 = HCl, ΔН = -92,5 кДж.
14. Зависимость теплоемкости алюминия от температуры выражается уравнением Ср = 20,67 + 12,39·10-3 ТДж/моль. Алюминий плавится при температуре 685,5 °С, его удельная теплота плавления равна 386,23 Дж/г. Вычислите, какое количество тепла потребуется на то, чтобы получить 500 г расплавленного алюминия при температуре плавления, усли начальная температура его 25 °С.
|
|
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!