Разработайте процесс получения водорода по реакции: CH4 + CO2 = 2CO + 2H2. Вычислите тепловой эффект этой реакции в расчете на 1 м° Н2 (при ...
Условие:
Разработайте процесс получения водорода по реакции: CH4 + CO2 = 2CO + 2H2. Вычислите тепловой эффект этой реакции в расчете на 1 м° Н2 (при н.у.). Напишите уравнение зависимости теплоты химической реакции от температуры в дифференциальной и интегральной форме.
Решение:
Для расчета теплового эффекта реакции и уравнения зависимости теплоты химической реакции от температуры, нам понадобятся данные о тепловых эффектах образования соответствующих веществ.
Тепловой эффект реакции можно рассчитать, используя тепловые эффекты образования веществ, входящих в реакцию и выходящих из нее. Для этого нужно умножить разницу в тепловых эффектах образования продуктов и реагентов на их стехиометрические коэффициенты.
Тепловые эффекты образования можно найти в химических справочниках или базах данных. Для данной реакции у нас есть следующие данные:
Тепловой эффект образования метана (CH4): ΔHf = -74.8 кДж/моль Тепловой эффект образования диоксида углерода (CO2): ΔHf = -393.5 кДж/моль Тепловой эффект образования оксида углерода (CO): ΔHf = -110.5 кДж/моль Тепловой эффект образования молекулярного водорода (H2): ΔHf = 0 кДж/моль
Тепловой эффект реакции можно рассчитать следующим образом:
ΔH = (2 * ΔHf(CO) + 2 * ΔHf(H2)) - (ΔHf(CH4) + ΔHf(CO2))
ΔH = (2 * (-110.5 кДж/моль) + 2 * (0 кДж/моль)) - ((-74.8 кДж/моль) + (-393.5 кДж/моль))
ΔH = -221 кДж/моль + 468.3 кДж/моль + 74.8 кДж/моль + 393.5 кДж/моль
ΔH = 715.6 кДж/моль
Тепловой эффект реакции составляет 715.6 кДж/моль.
Уравнение зависимости теплоты химической реакции от температуры может быть представлено в дифференциальной и интегральной форме.
Дифференциальная форма уравнения:
dΔH/dT = ΔCp
где dΔH/dT - изменение теплоты реакции с изменением температуры, ΔCp - изменение теплоемкости системы с изменением температуры.
Интегральная форма уравнения:
ΔH = ∫ ΔCp dT
где ΔH - тепловой эффект реакции, ∫ ΔCp dT - интеграл от изменения теплоемкости системы по температуре.
Здесь ΔCp - разность теплоемкостей продуктов и реагентов.
Для более точного расчета теплового эффекта реакции и уравнения зависимости теплоты химической реакции от температуры, необходимо знать зависимость теплоемкости от температуры для каждого вещества в реакции. Эти данные можно найти в химических справочниках или базах данных.