Задача №1
Для реакции водяного газа
CO + H2O = CO2 + H2
Определить возможное направление реакции и равновесный состав газа при температурах :
t = 700° C
t2 = 800° C
t3 = 900° C
t4 = 1000° C
если исходная газовая смесь содержит 23% СО и 27% H2O, 20% CO2 и 30% H2.
Решение:
Равновесный состав газа в реакции водного газа
CO + H2O = CO2 + H2
Данная реакция имеет место во многих процессах горения топлива, определяя в значительной степени состав газа в доменной печи при взаимодействиях водяного пара с коксом при мокром и сухом тушении.
Равновесие реакции количественно характеризуется константой равновесия:
Данная система трехкомпонентная и однофазная, поэтому
C = k – f + n = 3 – 1 + 1 = 3
Значит, равновесный состав газа зависит от трех факторов: температуры Т и 2-х исходных концентраций.
Константа равновесия реакции может быть рассчитана по эмпирическому уравнению:
По условию задачи известен исходный состав газа:
23% CO
27% H2O
Значит, в 100 моль исходного газа содержалось такое же количество моль каждого компонента:
ni = %i
Допустим, что при некоторой температуре t° C реакция возможна в прямом направлении и к моменту достижения равновесия прореагирует Х моль СО с Х моль H2O и появилось Х моль H2 и Х моль СО2. Тогда при равновесии количества молей газов ( об.%)
(23-Х) моль СО (27-Х) моль H2O
(20+Х) моль СО2 (30+Х) моль H2
Решая уравнение (3) относительно Х при различных температурах, получаем два значения корня уравнения (3), приведенных в таблице 1.
Таблица 1.
| t° C | Кр | Х1 моль | Х2 моль | % СО | % H2O | % CO2 | % H2. |
| 700 | 1,645 | 3,24 | 202 | 19,8 | 23,7 | 23,2 | 33,2 |
| 800 | 1,080 | 0,67 | 1322 | 22,3 | 26,3 | 20,7 | 30,7 |
| 900 | 0,760 | -1,46 | -365 | 24,5 | 28,5 | 18,5 | 28,5 |
| 1000 | 0,566 | -3,23 | -177 | 26,2 | 30,2 | 16,8 | 26,2 |
Из таблицы следует, что только корень Х1 имеет физический смысл. По знаку этого корня оцениваем возможные направления реакции каждой температуре. Отрицательные значения вызваны протеканием реакции влево. Направление процесса можно определить по известному уравнению изотермы реакции:
Оптическая спектроскопия кристаллов галита с природной синей окраской
...
Вслед за Либихом
В 1825 г. торговое судно впервые
доставило в Гамбург чилийскую селитру.
Груза было много — он был
насыпан выше бортов, и никто не догадывался, зачем он нужен.
В то время был уже огромн ...
Определение термодинамических параметров реакции полимеризации тетрафторэтилена
Реакция
полимеризации имеет вид:
В качестве
инициатора процесса применяется персульфат аммония . Примесь в исходном мономере – триэтиламин.
Рассчитаем
теплоемкость и некот ...