Задача №7

Для химической реакции, приведенной в табл. 2, постройте графики зависимостей суммы теплоемкостей продуктов реакции от температуры и суммы теплоемкостей исходных веществ от температуры . Уравнения зависимости возьмите из справочника. Рассчитайте изменение теплоемкости в ходе химической реакции ( ) при температурах 298 К, 400 К и Т К (табл. 6).

Решение:

Рассчитаем изменение теплоемкости при температурах 298 К, 400 К и 600 К на примере реакции синтеза аммиака:

.

Выпишем коэффициенты (a, b, c, с^/)¹ уравнений зависимости истинной теплоемкости аммиака от температуры для исходных веществ и продуктов реакции с учетом стехиометрических коэффициентов . Вычислим сумму коэффициентов. Например, сумма коэффициентов а для исходных веществ равна

= 27,88 + 3·27,28 = 109,72.

Сумма коэффициентов а для продуктов реакции равна

= 2·29,8 = 59,6.

= =59,6 – 109,72 = –50,12.

Таблица 8

Вещество		а	b·103	c/·10–5	с·106
исходные вещества	N2	27,88	4,27	-	-
	H2	27,28	3,26	0,50	-
( , , )		109,72	14,05	1,50	-
продукт	NH3	29,80	25,48	–1,67	-
( , , )		59,60	50,96	–3,34	-
, ,		–50,12	36,91	–4,84	-

Таким образом, уравнение зависимости для продуктов реакции имеет следующий вид:

= 59,60 + 50,96·10^–3Т – 3,34·10⁵/Т².

Для построения графика зависимости суммы теплоемкости продуктов реакции от температуры рассчитаем сумму теплоемкостей при нескольких температурах:

При Т = 298 К

= 59,60 + 50,96·10^–3 · 298 – 3,34·10⁵/298² = 71,03 Дж/К;

При Т = 400 К = 77,89 Дж/К;

При Т = 600 К = 89,25 Дж/К.

Уравнение зависимости для исходных веществ имеет вид:

= 109,72 + 14,05·10^–3Т + 1,50·10^-5/Т².

Аналогично рассчитываем исходных веществ при нескольких температурах:

При Т=298 К

=109,72 + 14,05·10^–3 · 298 + 1,50·10⁵ /298²=115,60 Дж/К;

При Т = 400 К = 116,28 Дж/К;

При Т = 600 К = 118,57 Дж/К.

Далее рассчитываем изменение изобарной теплоемкости в ходе реакции при нескольких температурах:

= –50,12 + 36,91·10^–3Т – 4,84·10⁵/Т²,

= –44,57 Дж/К;

= –38,39 Дж/К;

= –29,32 Дж/К.

По рассчитанным значениям строим графики зависимостей суммы теплоемкостей продуктов реакции и суммы теплоемкостей исходных веществ от температуры.

Рис 2. Зависимости суммарных теплоемкостей исходных веществ и продуктов реакции от температуры для реакции синтеза аммиака

В данном интервале температур суммарная теплоемкость исходных веществ выше суммарной теплоемкости продуктов, следовательно, во всем интервале температур от 298 К до 600 К.