Химия \ Физическая химия

Термодинамика. Растворы: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физическая химия», страница 7

            Поскольку для условий выполняемой работы систематическая ошибка определения %СО превосходит случайную, то оценку систематической погрешности проводят путём сравнения опытных данных с расчетами. Следует найти абсолютные и относительные погрешности определения %СО и  и, оценив целесообразное число значащих цифр в полученном результате (см. раздел 3 данного пособия), заполнить таблицу результатов.

Таблица 1

Результаты работы

T, K

%CO

,

,

(%CO)оп ±

±Δ(%CO)

%СОрасч

            По данным таблицы 1 строят график зависимости  и формулируют общие выводы по результатам работы.

Вопросы для самоконтроля

1. Что означает термин «число степеней свободы (с)» равновесной системы; какие данные необходимы для расчета с?

2. Углерод, растворенный в железе, реагирует с СО2 по реакции .

Определите число степеней свободы системы.

3. Какое состояние называют стандартным для компонента газовой смеси и для чистого конденсированного вещества?

4. Используя уравнение изобары, докажите, что равновесие эндотермической реакции смещается с ростом температуры при постоянном давлении в сторону образования продуктов реакции.

5. При давлении атм и температуре Т равновесное содержание СО в газовой фазе составило 40%. Возможно ли протекание реакции газификации, если при заданных р и Т исходная газовая смесь содержит 2 моля СО2 и 3 моля СО?

6. Поясните принцип работы газоанализатора; как рассчитывается концентрация монооксида углерода в газовой фазе?


               Работа № 2. ИЗУЧЕНИЕ УПРУГОСТИ ДИССОЦИАЦИИ CaCO3

Целью работы является изучение температурной зависимости упругости диссоциации карбоната кальция и определение теплового эффекта реакции диссоциации CaCO3.

            Процессы диссоциации карбонатов имеют большое распространение в металлургии, например, в процессах обжига известняка; разложения известняка в доменной печи, где он употребляется в качестве флюса.

Теоретическая часть

            Карбонат кальция, являющийся основной составной частью мела, известняка, мрамора, диссоциирует по реакции

.

(25)

Будем считать, что система состоит из чистых CaCO3, CaO и CO2 и между ними протекает только реакция (25).

            Равновесное давление двуокиси углерода  над карбонатом называют его упругостью диссоциации.

            Число параметров, определяющих состояние равновесия системы, можно найти по правилу фаз Гиббса:

(26)

где – k  число независимых компонентов в системе; Ф – число фаз.

Система обладает одной степенью свободы, то есть из двух параметров, определяющих состояние системы (), один можно изменять произвольно, не меняя количества и природы фаз, характерных для равновесия данной системы. Удобнее в качестве независимой переменной выбрать температуру, тогда будет её однозначной функцией. Найдем эту функциональную зависимость.

            Константа равновесия реакции (25) запишется так:

(27)

где – активности соответствующих реагентов.

            Известно, что карбонат и оксид кальция весьма мало взаимно растворимы. Поэтому обычно оксид и карбонат находятся в виде самостоятельных твердых фаз, и при небольших давлениях . Активность газообразного СО2 () определяется  соотношением фугитивностей :

(28)

            Если давление измерять в атмосферах, то фугитивность в стандартном состоянии атм и будет численно равна равновесной фугитивности . Поскольку в наших условиях СО2 можно считать идеальным газом, то . Таким образом:

Скачать файл