Установите природу вещества, содержащегося в реакторе, если навеску этого вещества m = 0,5 г при температуре t oC спарили в объем V = 1 л при давлении Р. Обратите внимание, что Р выражено в килопаскалях.
Вычислите молекулярную массу вещества.
Химический состав вещества определите по молекулярной массе и плотности жидкости. Напишите структурную формулу выбранного вещества.
Свой вывод сравните с приведенной формулой вещества А в табл. 6.3.
t =870C, P = 18,7 кПа, Рраб. = 57 Па (Т =298 К), tок = 5250С.
4. Приведите объем пара в п. 3 к нормальным условия.
5. Определите плотность пара при н.у.
6. В воздухе над реактором парциальное давление вещества А при температуре 250С равно Рраб. Рассчитайте мольно-объемную концентрацию вещества А в воздухе и сравните ее с ПДК в воздухе, сделайте взвод о необходимости очистки вентиляционных газов от испаряющегося из реактора вещества.
7. Представьте результаты в виде.
8. В вентиляционные выбросы попадает вещество А. Очистку выбросов от вещества А осуществляют каталитическим окислением его кислородом воздуха при температуре tок. Напишите уравнения реакции.
9. На основании значений энтальпий образования веществ Н0298 определите тепловой эффект реакции окисления Н0298 и Н0т с учетом агрегатного состояния всех участников реакции при температутре t.
10. Рассчитайте стандартное химическое сродство для изучаемой реакции окисления при температуре 298 К и Т К.
11. Результаты вычислений внесите в таблицу.
Решение
1. Молярная масса вещества:
М= mRTPV=0,5·8,314·(87+273)18,7·103·1·10-3=80,0 г/моль
2. Вещество твердое. Это вещество – этиленхлоргидрин.
3. Структурная формула вещества:
Сl-CH2-CH2-OH
4. Находим объем пара при н.у.:
Vo=P1V1·T0P0·T1=18,7·1·273101,325·(87+273)=0,140 л
5. Плотность пара при н.у.:
ρ = m/V =0,5/0,140 =3,571 г/л = 3,571 кг/м3
6. Мольно-объемная концентрациею вещества А в воздухе:
В воздухе над реактором парциальное давление вещества А при температуре Рраб = 57 Па при 250С:
C =PRT=578,314·298=0,0230мольм3=23,0ммольм3
С = 23,0·80 = 1840,5 мг/м3
ПДК этиленхлоргидрина в воздухе – 1 мг/м3 или 12,5 мкмоль/м3, ПДКвод = 0,1 мг/л
Таким образом, концентрация этиленхлоргидрина в воздухе превышает ПДК в 1840,5 раза, поэтому вентиляционные газы нужно очистить от испаряющихся из реактора веществ
.
7. В реактор загружено вещество: этиленхлоргидрин (далее вещество А)
- молярная масса вещества 80 г/моль:
- концентрация паров вещества в вентиляционных газах 23 ммоль/м3;
- ПДК 1 мг/м3 или 12,5 мкмоль/м3.
8. Уравнение реакции сгорания вещества А:
С2Н5ОСl + 5/2О2 = 2СО2 + 2Н2О + HCl
Для расчёта изменения энтальпии и энтропии реакции при стандартных условиях воспользуемся следствием из закона Гесса:
С2Н5ОСl + 5/2О2 = 2СО2 + 2Н2О + HCl
∆H0298= 2∆H0f,298(H2O)+ 2∆H0f,298(CO2) +∆H0f,298(HCl) -5/2∆H0f,298(O2)- ∆H0f,298(С2Н5ОСl) = 2(-242)+2(-394)+(-92) -5/2·0-(-251) = -1113 кДж/моль
∆S0298 = 2∆S0298(H2O)+2∆S0298(CO2)+∆S0298(HCl) -5/2∆S0298(O2) - ∆S0298(С2Н5ОСl) = 2·189+2·214 +187 -5/2·205-305 = 175,5 Дж/моль·К
Аналогично находим изменение стандартной теплоемкости веществ:
∆Срср = 2∆Срср(H2O)+ 2∆Срср (CO2) +∆Срср (HCl)-5/2∆Срср (O2)-∆Срср (С2Н5ОСl) = 2·36+2·46 + 30 -5/2·32-130 = -16 Дж/моль·К
Для расчёта изменения энтальпии при температуре окисления - 525 оС или 798 К воспользуемся уравнением:
∆H0798 = ∆H0298 +∆Cpcp(T-298) = -1113000 -16(798-298) = -1121000 Дж/моль =
= -1121 кДж/моль
Для расчета изменения энтропии, воспользуемся уравнением:
∆S0798 = ∆S0298 +∆Cpcpln(T/298) = 175,5 -16·ln(798/298) = 159,7 Дж/моль·К
Вещество νi H0f.298 кДж/моль S0298, Дж/моль·К
Срср Дж/(моль·К)
С2Н5ОСl 1 -251 305 130
О2
5/2 0 205 32
СО2
2 -394 214 46
Н2О 2 -242 189 36
HCl
1 -92 187 30
H0298, кДж/моль -1113
H0Т, кДж/моль -1121
S0298, Дж/моль·К 175,5
S0Т, Дж/моль·К 159,7
Срср Дж/(моль·К) -16
G0298, кДж/моль -1165,3
G0Т, кДж/моль -1248,4
Кр(298) 1,84·10204
Кр(Т) 5,24·1081
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
