2.2-22
Рассчитать равновесное содержание фосгена, образующегося из оксида углерода и хлора по следующим данным:
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Температура, К
500 550 600 650 700 750 800 850 900 1000
Количество
СО, моль 2 – 1,2 – 1,5 – 1,7 – 2 –
СО, м3 – 50 – 100 – 150 – 200 – 300
Cl2, моль 1 – 1,5 – 1,7 – 2 – 2,5 –
Cl2, м3 – – – 120 – 200 – 220 – 350
Температурная зависимость константы равновесия Кр, Па-1:
.
Решение:
Запишем уравнение реакции:
СО + Cl2 = СОCl2
Выражение константы равновесия будет иметь вид:
КР=Р(СОCl2)Р(СО)∙Р(Cl2)
Поскольку в условии не задано давление в системе, то выражение константы равновесия можно переписать в виде:
КР=С(СОCl2)С(СО)∙С(Cl2)
КР=С(СОCl2)С(СО)∙С(Cl2)=С(СОCl2)(С(СО)0-С(СОCl2))∙(С(Cl2)0-С(СОCl2))
КР(С(СО)0-С(СОCl2))∙(С(Cl2)0-С(СОCl2))=С(СОCl2)
КР(С(СО)0∙С(Cl2)0-С(СОCl2)∙С(Cl2)0-ССО)0∙ССОCl2+ССОCl22=
=С(СОCl2)
КРС(СО)0∙С(Cl2)0-КРС(СОCl2)∙С(Cl2)0-КРС(СО)0∙ССОCl2-
-ССОCl2+КРССОCl22=0
КРССОCl22-ССОCl2(КРС(Cl2)0+КРССО)0+1+КРС(СО)0∙С(Cl2)0=0
КРССОCl22-ССОCl2(КР+1)+КРС(СО)0∙С(Cl2)0=0
Решением этого квадратного уравнения будет равновесная концентрация фосгена.
Рассчитаем значения константы равновесия при разных температурах:
lg(KP)500=-5020T+1,35lgT-5,582=-5020500+1,35lg500-5,582==-11,98
KP500=10lg(KP)500=10-11,98=1,05∙10-12 Па-1
lg(KP)550=-5020550+1,35lg550-5,582=-11,01
KP550=10-11,01=9,77∙10-12 Па-1
lg(KP)600=-5020600+1,35lg600-5,582=-10,2
KP600=10-10,2=6,31∙10-11 Па-1
lg(KP)650=-5020650+1,35lg650-5,582=-9,51
KP650=10-9,51=3,09∙10-10 Па-1
lg(KP)700=-5020700+1,35lg700-5,582=-8,91
KP700=10-8,91=1,23∙10-9 Па-9
lg(KP)750=-5020750+1,35lg750-5,582=-8,39
KP750=10-8,39=4,07∙10-9 Па-1
lg(KP)800=-5020800+1,35lg800-5,582=-7,94
KP800=10-7,94=1,15∙10-8 Па-1
lg(KP)850=-5020850+1,35lg850-5,582=-7,53
KP850=10-7,53=2,95∙10-8 Па-1
lg(KP)900=-5020900+1,35lg900-5,582=-7,17
KP900=10-7,17=6,76∙10-8 Па-1
lg(KP)1000=-50201000+1,35lg1000-5,582=-6,55
KP1000=10-6,55=2,82∙10-7 Па-1
Исходную концентрацию компонентов в смеси выразим через молярные доли. Поскольку реагенты пребывают в газообразном состоянии, то молярная и объемные доли имеют одинаковое значение:
С(СО)0,500=nCOnCO+nCl2=22+1=0,667 мол. доли
С(Cl2)0,500=nCl2nCO+nCl2=12+1=0,333 мол. доли
С(СО)0,550=VCOVCO+VCl2=5050+0=1 мол. доли
С(Cl2)0,550=VCl2VCO+VCl2=050+0=0 мол. доли
С(СО)0,600=nCOnCO+nCl2=1,21,2+1,5=0,444 мол. доли
С(Cl2)0,600=nCl2nCO+nCl2=1,51,2+1,5=0,556 мол. доли
С(СО)0,650=VCOVCO+VCl2=100100+120=0,455 мол. доли
С(Cl2)0,650=VCl2VCO+VCl2=120100+120=0,545 мол. доли
С(СО)0,700=nCOnCO+nCl2=1,51,5+1,7=0,469 мол. доли
С(Cl2)0,700=nCl2nCO+nCl2=1,71,5+1,7=0,531 мол. доли
С(СО)0,750=VCOVCO+VCl2=150150+200=0,429 мол. доли
С(Cl2)0,750=VCl2VCO+VCl2=200150+200=0,571 мол. доли
С(СО)0,800=nCOnCO+nCl2=1,71,7+2=0,459 мол. доли
С(Cl2)0,800=nCl2nCO+nCl2=21,7+2=0,541 мол. доли
С(СО)0,850=VCOVCO+VCl2=200200+220=0,476 мол. доли
С(Cl2)0,850=VCl2VCO+VCl2=220200+220=0,524 мол. доли
С(СО)0,900=nCOnCO+nCl2=22+2,5=0,444 мол. доли
С(Cl2)0,900=nCl2nCO+nCl2=2,52+2,5=0,556 мол. доли
С(СО)0,1000=VCOVCO+VCl2=300300+350=0,462 мол. доли
С(Cl2)0,1000=VCl2VCO+VCl2=350300+350=0,538 мол. доли
Найдем равновесные концентрации фосгена в смеси:
1,05∙10-12ССОCl22-ССОCl21,05∙10-12+1+
+1,05∙10-12∙0,667∙0,333=0
ССОCl2500=0 мол. доли
nСОCl2500=0 моль
9,77∙10-12ССОCl22-ССОCl29,77∙10-12+1+
+9,77∙10-12∙1∙0=0
ССОCl2550=0 мол. доли
VСОCl2550=0 м3
6,31∙10-11ССОCl22-ССОCl26,31∙10-11+1+
+6,31∙10-11∙0,444∙0,556=0
ССОCl2600=0 мол. доли
nСОCl2600=0 моль
3,09∙10-10ССОCl22-ССОCl23,09∙10-10+1+
+3,09∙10-10∙0,455∙0,545=0
ССОCl2650=0 мол. доли
VСОCl2650=0 м3
1,23∙10-9ССОCl22-ССОCl21,23∙10-9+1+
+1,23∙10-9∙0,469∙0,531=0
ССОCl2700=0 мол. доли
nСОCl2700=0 моль
4,07∙10-9ССОCl22-ССОCl24,07∙10-9+1+
+4,07∙10-9∙0,429∙0,571=0
ССОCl2750=0 мол. доли
VСОCl2750=0 м3
1,15∙10-8ССОCl22-ССОCl21,15∙10-8+1+
+1,15∙10-8∙0,459∙0,541=0
ССОCl2800=0 мол. доли
nСОCl2800=0 моль
2,95∙10-8ССОCl22-ССОCl22,95∙10-8+1+
+2,95∙10-8∙0,476∙0,524=0
ССОCl2850=7,5269∙10-9 мол. доли
VСОCl2850=420∙7,5269∙10-9=3,16∙10-6 м3
6,76∙10-8 ССОCl22-ССОCl26,76∙10-8 +1+
+6,76∙10-8 ∙0,444∙0,556=0
ССОCl2900=1,6423∙10-8 мол. доли
nСОCl2900=4,5∙1,6423∙10-8=7,39∙10-8 моль
2,82∙10-7ССОCl22-ССОCl22,82∙10-7+1+
+2,82∙10-7∙0,462∙0,538=0
ССОCl21000=7,0078∙10-8 мол. доли
VСОCl21000=650∙7,0078∙10-8=4,56∙10-5 м3
Ответ: 500 К – 0 моль; 550 – 0 м3; 600 К – 0 моль; 650 – 0 м3; 700 К – 0 моль; 750 – 0 м3; 800 К – 0 моль; 850 – 3,16·10-6 м3; 900 К – 7,39·10-8 моль; 1000 – 4,56·10-5 м3
2.3-18.
Для обратимой реакции эстерификации этилового спирта с концентрацией 56,5 % массовых долей с помощью муравьиной кислоты с концентрацией 0,07 моль/л k1 = 1,85·10-3 с-1 и k-1 = 1,85·10-3 с-1. Определить равновесную концентрацию муравьиной кислоты и время, необходимое для того, чтобы эстерификаця прошла на 90 %.
Решение:
Запишем уравнение реакции:
СН3СН2ОН + НСООН = Н2О + НСООСН2СН3
Определим состав реакционной смеси.
100 г раствора этанола содержит 56,5 г СН3СН2ОН и 43,5 г воды.
Объем этого раствора:
Vp-pa.сп=VCH3CH2OH+VH2O=mCH3CH2OHсп.∙ρCH3CH2OH+
+mH2Oсп∙ρH2O=56,5∙0,7893+43,5∙1=88,1 мл
Поскольку, муравьиная кислота – жидкость, то при ее внесении в раствор происходит изменение объема. Тогда, концентрация муравьиной кислоты будет соответствовать:
сНСООН0=νНСООНVp-pa+VНСООН=νНСООНVp-pa+νНСООН∙MНСООНρНСООН
По условию задачи:
Vp-pa+νНСООН∙MНСООНρНСООН=1000 мл
νНСООН=0,07
Определим количество спиртового раствора в реакционной смеси:
Vp-pa=1000-0,07∙461,2196=997,4 мл
Молярная концентрация воды и этанола в реакционной смеси составит:
сCH3CH2OH0=mCH3CH2OHсп.∙Vp-paVp-pa.сп.∙МCH3CH2OHVp-pa+VНСООН=56,5∙997,488,1∙461000=0,0139 моль/л
сH2O0=mH2Oсп.∙Vp-paVp-pa.сп.∙МH2OVp-pa+VНСООН=43,5∙997,488,1∙181000=0,0274 моль/л
Запишем выражение скорости обратимой реакции:
-dСCH3CH2OHdτ=-dСНСОOHdτ=dСCH3CH2ОOСHdτ=dСH2Odτ=
=k1∙СCH3CH2OH∙СНСОOH-k-1∙СCH3CH2ОOСH∙СH2O
В состоянии равновесия:
k1∙СCH3CH2OH∙СНСОOH=k-1∙СCH3CH2ОOСH∙СH2O
k1∙СCH3CH2OH0-СCH3CH2ОOСH∙СНСОOHо-СCH3CH2ОOСH==k-1∙СCH3CH2ОOСH∙(СH2O0+СCH3CH2ОOСH)
СCH3CH2ОOСH∙СH2O0+СCH3CH2ОOСH(СCH3CH2OH0-СCH3CH2ОOСH)∙(СНСОOHо-СCH3CH2ОOСH)=
=k1k-1
СCH3CH2ОOСH∙0,0274+СCH3CH2ОOСH(0,0139-СCH3CH2ОOСH)∙(0,07-СCH3CH2ОOСH=1,85∙10-31,85∙10-3
СCH3CH2ОOСH∙0,0274+СCH3CH2ОOСH(0,0139-СCH3CH2ОOСH)∙(0,07-СCH3CH2ОOСH=1
0,0274∙СCH3CH2ОOСH+СCH3CH2ОOСH2=0,0139∙0,07-
-0,07СCH3CH2ОOСH-0,0139СCH3CH2ОOСH+СCH3CH2ОOСH2
0,0274∙СCH3CH2ОOСH=0,0139∙0,07-0,0839СCH3CH2ОOСH
0,1113∙СCH3CH2ОOСH=0,0139∙0,07
СCH3CH2ОOСH=8,74∙10-3 моль/л
Равновесная концентрация муравьиной кислоты в растворе:
СНСОOH=СНСОOHо-СCH3CH2ОOСH=0,07-8,74∙10-3=0,06126 моль/л
Степень превращения муравьиной кислоты в состоянии равновесия:
хНСОOH=СНСОOHо-СНСОOHСНСОOHо=0,07-0,061260,07=0,125
Поскольку степень превращения муравьиной кислоты в состоянии равновесия намного меньше, чем 0,9, то при условиях
MorskojPriboj 5.0
15-летний опыт написания научных работ (дипломы, курсовые, рефераты, доклады и т.д.) Основные направления: Экономика; Менеджмент; Управление персоналом;Политология; Антикризисное управление; Рекламная деятельность; PR; Маркетинг и т.д.
Готовые работы на продажу
Гарантия на работу 10 дней.
№ 44 Составьте уравнение реакции паров бензола C6H6 с кислородом О2 в результате которой образуются
- Контрольная работа
- Химия
- Выполнил: vladmozdok
Рассчитать равновесный состав газовой смеси при протекании реакции окисления SO2 в SO3
- Контрольная работа
- Химия
- Выполнил: vladmozdok
На странице представлен фрагмент
Уникализируй или напиши новое задание с помощью нейросети
Похожие работы
Определить сопротивление растеканию сложного заземления
Определить сопротивление растеканию сложного заземления, состоящего из вертикальных стержневых заземлителей и горизонтальной полосы. Исходные данные принять по варианту, номер которого совпадает с последней...
3 Заносим числовые данные по задаче в 5 столбец и 6 столбец
3. Заносим числовые данные по задаче в 5 столбец и 6 столбец. Данные столбца 5 – это данные уровня притязаний, а столбца 6 – силы воли Кодируем переменные: для этого переходим с листа «представление...