Подберите режим производства оксида углерода (Il). Напишите уравне- ние изобары в дифференциальной форме. Проинтегрируйте его при условии, ч...
Условие:
Подберите режим производства оксида углерода (Il). Напишите уравне- ние изобары в дифференциальной форме. Проинтегрируйте его при условии, что АСр = 0. Используя последнее уравнение, вычислите константу равновесия реакции: CH4 + H2O = CO + 3H2 при температуре 1000 °С.
Решение:
Режим производства оксида углерода (Il) можно осуществить путем неполного окисления углерода. Один из способов - это процесс парциального окисления метана (CH4) при наличии ограниченного количества кислорода (O2).
Уравнение изобары в дифференциальной форме для данной реакции будет выглядеть следующим образом:
d[CO]/dt = k * [CH4] * [O2]
где d[CO]/dt - скорость изменения концентрации оксида углерода со временем, k - константа скорости реакции, [CH4] - концентрация метана, [O2] - концентрация кислорода.
Для интегрирования этого уравнения при условии, что АСр = 0 (изотермический процесс), мы можем использовать интегральное уравнение скорости реакции:
ln([CO]/[CO]0) = -k * t
где [CO] - концентрация оксида углерода в момент времени t, [CO]0 - начальная концентрация оксида углерода.
Теперь давайте рассмотрим реакцию CH4 + H2O = CO + 3H2 при температуре 1000 °C. Для вычисления константы равновесия реакции, мы можем использовать уравнение Гиббса-Гельмгольца:
ΔG = ΔH - TΔS
где ΔG - изменение свободной энергии, ΔH - изменение энтальпии, T - температура в Кельвинах, ΔS - изменение энтропии.
Константа равновесия (Kp) может быть выражена через изменение свободной энергии:
Kp = exp(-ΔG/RT)
где R - универсальная газовая постоянная.
Для вычисления константы равновесия нам понадобятся значения ΔH и ΔS для данной реакции при температуре 1000 °C. Эти данные можно найти в литературе или в базах данных химических реакций.
