Рассчитать равновесное содержание фосгена образующегося из оксида углерода и хлора по следующим данным

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.

Нанять автора

Готовые работы на продажу

Так же вы можете купить уже выполненные похожие работы. Для удобства покупки работы размещены на независимой бирже. Нажимая "Купить" вы будете перенаправлены на страницу карточки работы.

Гарантия на работу 10 дней.

№ 44 Составьте уравнение реакции паров бензола C6H6 с кислородом О2 в результате которой образуются

50₽

• Контрольная работа
• Химия
• Выполнил: vladmozdok

Купить

Рассчитать равновесный состав газовой смеси при протекании реакции окисления SO2 в SO3

80₽

• Контрольная работа
• Химия
• Выполнил: vladmozdok

Купить