Термодинамические величины для неорганических веществ




По физической и коллоидной химии для бакалавров

направления 280700.62 «Техносферная безопасность»

 

 

Составитель: В.А.Хомич

 

Омск 2011

УДК 541.1

ББК 24.5

Х 76

 

Термодинамические расчеты: Методические указания к курсовой работе по физической и коллоидной химии для бакалавров направления 280700.62 «Техносферная безопасность» /Составитель: В.А.Хомич. – Омск: СибАДИ, 2011. – 14 с.

 

 

Методические указания для выполнения курсовой работы по разделу «Основы химической термодинамики» физической и коллоидной химии бакалаврами направления 280700.62 «Техносферная безопасность». Указания включают задания на проведение расчетов, необходимые справочные данные термодинамических величин веществ, описание методов расчета изобарно-изотермического потенциала химических реакций.

 

 

Табл. 4. Библиогр.: 3 назв.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью выполнения курсовой работы является освоение термодинамического метода исследования систем и протекающих в них химических реакций. Термодинамический метод позволяет оценить возможность (вероятность) протекания химических реакций в заданных условиях, определить их направление и предпочтительность (очередность) протекания одной реакции перед другой. Во время выполнения курсовой работы студенты овладевают навыками проведения расчетов основных термодинамических функций: энтальпии, энтропии, изобарно-изотермического потенциала химических реакций.

Курсовая работа включает термодинамический анализ силикатных систем, к которым относятся грунты и бетоны – основные материалы дорожного строительства. В курсовую работу входит термодинамическое исследование реакций между компонентами отработавших (выхлопных) газов автотранспорта. Эти реакции лежат в основе работы каталитических нейтрализаторов автомобилей.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Задание 1: Сравнить термодинамическую вероятность образования кристаллических соединений в смесях с соотношением исходных компонентов 1:1 в указанном интервале температур, табл.1.

 

Задание 2: Исходя из значений изобарно-изотермического потенциала определить при какой температуре: 500, 700, 900 или 1200 К наиболее вероятны реакции каталитической нейтрализации выхлопных (отработавших) газов автотранспорта, табл. 2.

 

При выполнении задания необходимо:

1. Предварительно для выполнения задания 1:

· составить реакции образования двух соединений;

· в указанном интервале температур выбрать 5 значений, включая крайние температуры интервала.

2. Рассчитать значения изобарно-изотермического потенциала DG°т каждой реакции для 5 значений температуры. Расчеты провести двумя методами: по уравнению Гиббса и уравнению Гиббса-Гельмгольца. Исходные термодинамические величины веществ взять из табл. 3 и 4.

3. Построить график зависимости DG°т от температуры для двух реакций.

4. Сделать вывод об энергетической возможности, направлении и предпочтительности, то есть более высокой термодинамической вероятности, протекания реакций.

 

Таблица 1

Кристаллические соединения и температурные интервалы

 

Номер варианта Формулы соединений Интервaл температур, К
  Al2O3·SiO2; 3Al2O3·2SiO2 298…1500
  BaO·2SiO2; 2BaO·3SiO2 298…1000
  BaO·TiO2; 2BaO·TiO2 298…2000
  BeO·SiO2; 2BeO·SiO2 298…1000
  BeO·Al2O3; BeO·3Al2O3 298…2000
  K2O·Al2O3·4SiO2; K2O·Al2O3·6SiO2 298…1000
  K2O·2SiO2; K2O·4SiO2 298…1200
  Li2O·SiO2; 2Li2O·SiO2 298…1500
  LiAlO2; LiFeO2; Li2TiO3 298…1500
  MgO·SiO2; 2MgO·SiO 298…1600
  MgTiO3; MgTi2O5 298…1800
  MgAl2O4; MgFe2O4 298…1800
  MnO·SiO2; 2MnO·SiO2 298…1000
  MnAl2O4; MnFe2O4 298…1000
  MnTiO3; Mn2TiO4 298…1600
  Na2O·SiO2; Na2O·2SiO2 298…1100
  Na2O·TiO2; Na2O·3SiO2 298…600
  PbO·SiO2; 4PbO·SiO2 298…800
  3CaO·Al2O3; 12CaO·7Al2O3 298…1000
  2CaO·B2O3; 3CaO·B2O3 298…800
  CaO·SiO2; 3CaO·2SiO2 298…1400
  CaFe2O4; Ca2Fe2O5 298…1700
  CaTiO3; Ca3Ti2O7 298…1500
  CuFeO2; CuFe2O4 298…700
  FeO·SiO2; 2FeO·SiO2 298…1400
  SrO·SiO2; 3SrO·SiO2 298…1000
  SrTiO3; Sr2TiO4 298…1800
  NaAlSi3O8; NaAlSiO4 298…1000
  Na2O·3CaO·6SiO2; Na2O·2CaO·3SiO2 298…1300
  SrO·MgO·2SiO2; 3SrO·MgO·4SiO2 298…1900

 

 

Таблица 2

Уравнения реакций между компонентами отработавших газов автотранспорта

 

 

Номер варианта Уравнения реакций
  CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O; 2NH3 +2,5O2 = 2NO + 3H2O
  C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O; 2,5H2 + NO = NH3 + H2O
  C2H6 + 3,5O2 = 2CO2 + 3H2O; CO + NO = CO2 + 0,5N2
  C3H6 + 4,5O2 = 3CO2 + 3H2O; CO + 0,5O2 = CO2
  C3H8+5O2=3CO2+4H2O; H2+NO=H2O+0,5N2
  C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O; CO+H2O=CO2+H2

Таблица 3

Термодинамические величины для неорганических веществ

Формула простых веществ и соединений Теплота образования из элементов, -DH0 298, кДж/моль Энтропия S0 298, Дж/(моль·К) Теплоемкость Cp, Дж/(моль·К)
Коэффициенты уравнения Cp = а + вТ – С¢Т -2
а b·103 c´·10-5
           
Al2O3 (кр.) 1670,63 51,0 114,82 12,81 -35,45
Al2O3·SiО2 (кр.) 2587,74 93,34 172,54 26,13 -51,15
3Al2O3·2SiO2 (кр.) 6857,09 251,16 485,16 46,88 -154,88
B2O3 (кр.) 1273,38 54,0 57,06 73,0 -16,16
BaO (кр.) 558,41 70,32 53,33 4,35 -8,31
BaO·2SiО2 (кр.) 2254,21 154,05 172,80 13,08 -28,96
2BaO·3 SiО2 (кр.) 4196,34 266,23 211,52 38,43 -0,70
BaTiO3 1659,8 107,9 121,46 8,53 19,16
Ba2TiO4 2243,0 196,6 - - -
BeO 599,45 14,24 35,4 16,75 -14,45
BeO·SiO2 1541,47 54,04 95,51 8,71 -45,87
2BeO· SiО2 2161,31 64,51 10,17 15,29 -58,85
BeAl2O4 2301,2 65,16 146,08 33,5 45,116
BeAl6O10 5624,1 175,56 - - -
K2O 361,67 98,37 72,22 41,9 -
K2O·Al2O3·4SiO2 3021,86 184,2 144,95 140,01 -19,93
K2O·Al203 ·6SiO2 3961,84 219,8 257,24 54,01 -71,38
K2O·2 SiО2 2484,39 182,1 136,84 147,22 -
K2O·4 SiО2 4332,5 265,81 253,34 159,44 -
Li2O 597,76 38,09 60,88 25,45 -35,07
Li2O·SiO2 3725,54 83,72 112,6 35,08 -15,28
2Li2O·SiO2 2312,76 125,58 137,38 68,36 -9,84
LiAlO2 1187,7 53,35 92,38 12,13 25,10
LiFeO2 765,7 75,3 90,75 19,16 12,05
Li2TiO3 1670,8 91,76 138,74 17,24 29,20
MgO 602,11 26,8 42,61 7,28 -6,20
MgO·SiO2 1549,87 67,81 102,77 19,84 -26,08
2MgO· SiО2 2178,94 95,02 140,9 27,38 -35,66
MgTiO3 1573,52 74,51 118,42 13,73 -27,33
MgTi2O5 2510,76 127,25 170,29 38,51 -30,77
MgAl2O2 2299,3 80,7 154,19 26,81 40,98
MgFe2O4 1429,7 123,8 88,12 186,52  
MnO 385,11 60,28 46,51 8,12 -3,68
MnO·SiO2 1321,31 89,16 110,59 16,24 -25,79
2MnO· SiО2 1731,12 132,28 157,48 24,91 -28,71
MnAl2O4 2098,3 129,7 153,09 25,86 32,22
MnFe2O4 1226,3 146,4 144,77 85,94 18,54
MnTiO3 1358,5 104,6 121,67 9,29 21,88
Mn2TiO4 1799,7 170,3 168,15 17,41 25,56
N2 (г)   191,5 27,87 4,27 -
NH3 (г) -45,94 192,66 29,80 25,48 -1,67

Продолжение табл.3

           
NO (г) 91,26 210,64 29,86 3,85 -0,59
Na2O 416,09 72,84 64,46 22,6  
Na2O·SiO2 1559,7 113,86 130,35 40,18 -27,08
Na2O·2SiO2 2475,39 164,93 185,77 70,58 -44,66
Na2TiO3 1592,0 121,8 105,35 86,69  
Na2O·3SiO2 3390,45 216,0 202,97 111,72 -20,85
O2 (г)   205,03 31,46 3,39 -3,77
PbO 219,34 65,3 44,38 16,74 -
PbO·SiO2 1151,02 109,67 77,44 60,28 -
4PbO·SiO2 1805,0 324,84 222,78 87,49 -16,91
CO (г) 110,5 197,4 28,41 4,10 -0,46
CO2 (г) 393,51 213,66 44,14 9,04 -8,54
SiO2 (кр. β-кварц) 911,58 41,86 46,96 34,32 -11,30
CaO 635,85 39,77 48,85 4,53 -6,53
3CaO·Al2O3 3558,1 205,53 260,7 19,17 -50,11
12CaO·7Al2O3 19383,24 1045,24 1264,0 274,18 -231,49
2CaO·B2O3 2727,6 145,25 183,14 48,14 -44,75
3CaO·B2O3 3422,89 183,77 236,72 33,62 -54,5
CaO·SiO2 1636,52 82,04 111,51 15,07 -27,29
3CaO·2SiO2 3826,17 210,97 267,9 37,88 -69,49
CaFe2O4 1541,0 145,35 138,7 82,34 21,80
Ca2Fe2O5 2139,3 188,78 183,3 86,86 28,74
CaTiO3 1660,6 93,7 127,49 5,09 27,99
Ca3Ti2O7 3950,1 234,7 299,24 15,9 57,24
CuO 157,03 42,63 43,83 16,76 5,88
CuFeO2 592,6 88,7 95,6 10,63 16,65
CuFe2O4 959,0 141,0 138,62 119,41 22,76
FeO 266,65 59,44 51,82 -6,78 -1,59
Fe2O3 822,55 89,99 98,38 77,85 -14,87
FeO·SiO2 1207,03 96,28 158,4 17,00 -27,30
2FeO·SiO2 1500,05 145,25 152,83 39,18 -28,04
Н2 (г)   130,52 27,28 3,26 0,50
Н2О (г) 241,81 188,72 30,00 10,71 0,33
SrO 590,64 54,42 51,65 4,69 -7,56
SrO·SiO2 1632,92 94,19 112,02 19,21 -30,31
3SrO·SiO2 2971,6 205,11 196,82 35,29 -34,07
SrTiO3 1884,5 108,8 118,11 7,36 19,5
Sr2TiO4 2311,7 159,0 160,87 16,07 19,54
TiO2 943,94 50,23 75,22 1,17 -18,21
NaAlSi3O8 3934,0 207,21 274,14 43,86 79,29
NaAlSiO4 2109,7 123,9 - - -
Na2O·3CaO·6SiO2 8367,7 462,13 461,7 176,35 -48,43
Na2O·2CaO·3SiO2 4828,1 287,8 279,7 162,2 12,14
SrO·MgO·2SiO2 3182,7 162,0 245,5 9,92 64,13
3SrO·MgO·4SiO2 6448,7 350,3 433,3 89,6 -94,5

 

Таблица 4



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: