Расчет термодинамических характеристик химических реакций

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ВолгГТУ)

Кафедра «Аналитическая, физическая химия и физико-химия полимеров»

        СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА        

по физической химии

«Расчет  термодинамических характеристик химических реакций»

 (вариант № 6)

Выполнила:

студентка гр. ХТ-341

Ильина Е.Е.

      Проверил:  доцент

Духанин Г.П.

Волгоград, 2016

            ВВЕДЕНИЕ

Термодинамика изучает законы превращения одних форм энергии в другие. В химической термодинамике изучается применение законов термодинамики к химическим и физико-химическим явлениям.

          Термодинамика базируется на трех законах:

1) Первый закон термодинамики характеризует энергетическое состояние системы и базируется на основе закона сохранения и превращения энергии.

2) Второй закон термодинамики позволяет предсказать, при каких внешних условиях возможен процесс, и в каком направлении он будет протекать.

3) Третий закон термодинамики – закон об абсолютном значении энтропии. Данный закон позволяет вычислить константу равновесия химической реакции и максимально возможный выход продукта реакции.

         Цель данной работы – провести термодинамический анализ химической реакции с помощью законов термодинамики: рассчитать тепловой эффект, определить направление химического процесса, рассчитать константу равновесия и равновесный состав; и определить оптимальные условия протекания химической реакции.

            ЗАДАНИЕ

            Расчет термодинамических характеристик химической реакции.      При выполнении расчета принимается, что реакция проходит в гомогенных условиях, а все ее участники находятся в газообразном состоянии. Смесь реагентов подчиняется законам идеального газа. Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах. Необходимые для расчета термодинамические величины веществ, участвующих в реакции приведены в справочнике.

1. Вывести аналитическую зависимость изменения теплоемкости от температуры [pic 1]
2. Рассчитать изменение энтальпии (тепловой эффект реакции при p=const), энтропии, свободной энергии Гиббса при стандартных условиях ([pic 2])
3. Вывести аналитические зависимости [pic 3]
4. Рассчитать значения [pic 4] при выбранных температурах
5. Построить графики зависимостей [pic 5] и [pic 6]
6. Рассчитать константу равновесия при выбранной температуре.

На основании выполненных расчетов сделать следующие выводы:

1. Указать вид реакции (экзо- или эндотермическая);
2. Как влияет изменение температуры на тепловой эффект реакции;
3. Определить направленность процесса;
4. Как влияет изменение температуры на положение равновесия;

Все выводы пояснить с помощью изученных закономерностей.

1. Запишем химическую реакцию

4 HCl + O2 = 2 H2O + 2Cl2

2. Запишем термодинамические свойства участников реакции в таблицу

3. Запишем уравнение Кирхгофа:

[pic 12]

Уравнение для :[pic 13]

[pic 14]

Уравнение Гиббса-Гельмгольца: