Тел.: +7 (383) 330-67-71, факс: +7 (383) 330-80-56, E-mail: bic@catalysis.ru
630090, Россия, Новосибирск, пр-т Ак. Лаврентьева, 5
70. (3/1-95). Константы равновесия двух одновременно протекающих газофазных реакций
А + B ⇔ и А + В ⇔ 2D
равны 1 и 4 соответственно. Найти максимально возможную полезную работу, которую способна совершить такая реакционная система, если в исходном состоянии в систему, поддерживаемую при постоянном общем давлении 2 бар, ввели по одному молю веществ А и В. Как изменится величина полезной работы, если увеличить давление в системе в 2 раза; разбавить реакционную смесь инертным газом в 2 раза?
71. (3/Э-02). Газообразный углеводород A участвует в двух реакциях, приводящих к получению изомеров В и С:
A ↔ B и A ↔ С.
Значения стандартных энергий Гиббса, энтальпий образования и теплоемкостей указанных веществ при 600 К приведены в таблице.
Вещество |
ΔfGo(газ), |
ΔfНo(газ), |
ср(газ), |
А |
–6,42 |
–186,12 |
165,98 |
В |
–6,42 |
–154,39 |
157,84 |
С |
–2,96 |
–184,57 |
179,19 |
Определите равновесный состав системы при 600 К. Какой из изомеров будет преобладать при последующем увеличении температуры? Почему?
72. (4/1-08).* Газообразный углеводород A участвует в двух реакциях, приводящих к получению изомеров В и С:
A ↔ B и A ↔ С.
Значения стандартных энтальпий, энтропий и потенциалов Гиббса образования указанных веществ при 1000 К приведены в таблице.
Вещество |
ΔfНo(газ), |
ΔfGo(газ), |
So(газ), |
А (Перилен) |
253,2 |
-734,7 |
987,9 |
Определите равновесный состав при 1000 К. Какой из изомеров будет преобладать при последующем повышении температуры?
Решение73. (6/1-99). Оценить равновесный состав газовой фазы после установления равновесия при температуре 900 К в сосуде объемом 150 л, в который ввели по 1 молю этана и пропана, способных к обратимому дегидрированию по реакциям
С2H6 = H2 + С2H4,
С3H8 = H2 + С3H6.
Из справочников известно, что
|
|
|
|
С2H6 (г) |
–84,67 |
229,49 |
52,65 |
74. (4/1-01). При повышении температуры в присутствии некоторого катализатора пропан может превращаться по двум реакциям:
деметанирования C3H8= C2H4 + CH4
и дегидрирования C3H8 = C3H6 + H2.
Оценить равновесные составы смеси при давлении 2 бар и температурах 500, 800 и 1100 К, если исходно в реактор был введен только пропан при температуре реактора и давлении 2 бар. При какой температуре надо проводить процесс, чтобы получать преимущественно и количественно этилен, а не пропилен?
Известно, что:
|
|
|
|
tкип, |
|
H2 (г) CH4 (г) C2H4 (г) C3H6 (г) C3H8 (г) C2H6 (г) |
0 –74,85 52,30 20,41 –103,85 –84,67 |
130,52 186,27 219,45 266,94 269,91 229,49 |
28,0 35,71 43,6 63,9 73,5 52,6 |
0,916 8,2 13,4 20,0 21,0 20,0 |
–252,9 –161,49 –103,8 –47,75 –42,07 –47,8 |
75. (4/1-02). В системе протекают две параллельные реакции:
С3Н8 = С2Н4 + СН4 ,
С3Н8 = С3Н6+ Н2.
Оценить равновесный состав системы при 600 К и общем давлении 1 бар, если в систему изначально был введен только пропан в количестве 1 моль. При решении использовать данные предыдущей задачи (4/1-01).
76. (5/1-03). Оценить равновесный состав газовой фазы для реакции
2 СН4 = С2Н6 + Н2
при 1100 К и давлении 1 бар, если в системе исходно был только метан в количестве 1 моль. При решении использовать данные предыдущих задач (4/1-01).
77. (2/1-00). Изопропиловый спирт в присутствии катализатора легко дегидратируется и дегидрируется по реакциям
CH3CHOHCH3 = CH3CHCH2+ H2O (I)
CH3CHOHCH3 = CH3COCH3+ H2 (II)
Оценить равновесный состав системы, исходно содержавшей изопропиловый спирт при давлении 1 бар, после установления в системе полного равновесия. Температура системы поддерживается при 100 °С. Известно, что:
|
|
|
|
tкип, |
|
изопропанол (ж) |
–318,7 |
180 |
153,4 |
45,2 |
82,4 |
пропилен (г) |
20,4 |
266,9 |
63,9 |
18,4 |
–47,8 |
ацетон (ж) |
–247,7 |
200 |
125 |
29,7 |
56,2 |
H2O (ж) Н2O (г) |
–285,8 –241,8 |
70,0 188,8 |
75,3 33,6 |
40,7 |
100,0 |
H2 (г) |
0 |
130,5 |
28,8 |
0,916 |
–252,9 |
78. (5/1-06). Определить равновесный состав смеси изомеров ксилола при Т = 600 K, если исходно в жесткий реакционный сосуд объемом 20 л было внесено 2 моля жидкого м-ксилола при давлении инертного газа внутри реактора 1 атм и температуре 298 К. После загрузки реагента сосуд был закупорен и нагрет до нужной температуры. Известно, что после нагревания вся жидкость испарилась. Газовую смесь считать идеальной, а теплоемкости не зависящими от температуры. При какой температуре содержание в смеси о-ксилола будет превышать содержание п-ксилола?
|
|
|
|
tкип, |
|
о-ксилол(г.) м-ксилол(г.) м-ксилол(ж.) п-ксилол(г.) |
19,00 17,24 –25,42 17,95 |
352,75 357,69 252,17 352,42 |
122,09 118,86 183,26 121,14 |
36,24 35,66 35,66 35,67 |
144 139 139 138 |
79. (5/1-00). Получению муравьиной кислоты в газовой фазе нередко препятствует ее термодинамическая нестабильность вследствие возможности распада по реакциям
НСООН = Н2 + СО2,
НСООН = Н2О + СО.
Оцените, при какой температуре следует получать это соединение в газовой фазе с общим давлением около 1 бар, чтобы доля равновесного распада НСООН по указанным реакциям не превышала 10 %. Какие основные побочные продукты будут присутствовать при этом в реакционной смеси? Известно, что:
|
|
|
|
tкип, |
|
НСООН (ж) СО (г) Н2 (г) СО2 (г) Н2О (ж) Н2О (г) |
–409,19 –110,52 0 –393,51 –285,83 –241,82 |
128,95 197,54 130,52 213,68 70,08 188,72 |
99 29 28 37 75 34 |
22,24 6,040 0,916 25,23 40,66 40,66 |
100,7 –191,5 –153,8 –78,50 100,0 100,0 |