Химическое превращение. Стехиометрическое уравнение. Термодинамический анализ химических превращений. (Тема 4.1-4.2)

Июль 29, 2022

Главная
Физика
Химическое превращение. Стехиометрическое уравнение. Термодинамический анализ химических превращений. (Тема 4.1-4.2)

Содержание

2. Химическое превращение Стехиометрическое уравнение Термодинамический анализ химических превращений: Направленность реакции и химическое равновесие Изменение равновесного превращения
3. Целью исследований химического процесса на уровне химической реакции является построение кинетической модели - зависимости скорости реакции
4. Химическое превращение Химической реакцией считается любое изменение вещества, при котором образуются или разрываются связи между атомами.
5. Химическое превращение В газовой фазе при обычных условиях молекулы занимают лишь менее 1 % объема фазы
6. Химическое превращение Вероятность возникновения реакции при столкновении зависит от кинетической энергии соударяющихся молекул. Реагировать будут только
7. Химическое превращение Влияние температуры на распределение кинетической энергии молекул газообразного кислорода при 100, 273 и 500
8. Химическое превращение Возможность прохождения реакции между веществами в общем случае зависит: От энергии столкновения От надлежащей
9. Химическое превращение Вероятность того, что столкнувшиеся молекулы будут иметь достаточную для реакции энергию, пропорциональна Вероятность их
10. Стехиометрическое уравнение Стехиометрические уравнения составляются на основе фундаментальных законов природы: - закон сохранения массы - закон
11. Стехиометрическое уравнение Простая реакция (реакция окисления диоксида серы): SO2 + 0,5O2 = SO3 но сложная по
12. Стехиометрическое уравнение Базисная система стехиометрических уравнений, однозначно и полно описывающая баланс процесса, должна содержать число стехиометрически
13. Стехиометрическое уравнение Стехиометрически независимыми считаются уравнения, которые не могут быть получены линейной комбинацией других . При
14. Стехиометрическое уравнение Концентрация i-го компонента в реагирующей смеси при изменении объема реакционной смеси Концентрация i-го компонента
15. Химическое превращение Пример: конверсия метана СН4 + Н2О = СО + 3Н2; СО + Н2О =
16. Химическое превращение Пример: конверсия метана Концентрации компонентов (в мольных долях) ; ;
17. Направленность реакции Δ Gр,Т Δ Gр,Т > 0 - реакция не возможна Δ Gр,Т = 0
18. Направленность реакции Изменение химического состава реагирующей смеси приводит к изменению ее энтальпии (теплосодержания) ΔНТ. При отсутствии
19. Направленность реакции Если [(ΔНТ)обр]прод qр ~ - ΔНТ – реакция экзотермическая. Если [(ΔНТ)обр]прод > [(ΔНТ)обр] исх
20. Направленность реакции Тепловой эффект реакции В справочной литературе тепловой эффект реакции обычно относят к 1 молю
21. Химическое равновесие Изотерма химической реакции (уравнение Вант-Гоффа) В условиях равновесия
22. Химическое равновесие Изотерма химической реакции при равновесии Тогда или
23. Химическое равновесие Для идеальных газовых смесей и жидкостей Кр зависит: - от природы реагентов и температуры
24. Химическое равновесие Например: при синтезе аммиака при 450 °С по реакции N2+ЗН2 2NH3 при увеличении давления
25. Изменение равновесного превращения Изменения химического равновесия достигают, изменяя внешние условия процесса. Направленность влияния способов управления определяется
26. Изменение равновесного превращения Изменение температуры
27. Изменение равновесного превращения Изменение давления При увеличении давления в газовой системе происходит уменьшение объема системы и
28. Изменение равновесного превращения Разбавление реакционной смеси инертным веществом Эффект от разбавления инертным веществом равнозначен уменьшению давления
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Химическое превращение
Стехиометрическое уравнение
Термодинамический анализ химических превращений:
Направленность реакции и химическое

равновесие
Изменение равновесного превращения

Тема 4 (4.1 - 4.2)

Слайд 3

Целью исследований химического процесса на уровне химической реакции является построение кинетической

модели - зависимости скорости реакции от условий ее протекания

Слайд 4

Химическое превращение
Химической реакцией считается любое изменение вещества, при котором образуются или

разрываются связи между атомами.

Слайд 5

Химическое превращение
В газовой фазе при обычных условиях молекулы занимают лишь менее

1 % объема фазы
В этих условиях каждая молекула испытывает в секунду около 109 двойных столкновений. Число тройных столкновений не превышает 105 в секунду.
Одновременное столкновение большого числа молекул существенно ниже.
Поэтому реакции в основном состоят из бимолекулярных стадий.

Слайд 6

Химическое превращение
Вероятность возникновения реакции при столкновении зависит от кинетической энергии соударяющихся

молекул.
Реагировать будут только те молекулы, кинетическая энергия которых превышает необходимый минимум, называемый энергией активации реакции Е, т.е. 0,5 Мu2 > Е

Слайд 7

Химическое превращение
Влияние температуры на распределение кинетической энергии молекул газообразного кислорода при

100, 273 и 500 К

Слайд 8

Химическое превращение
Возможность прохождения реакции между веществами в общем случае зависит:
От энергии

столкновения
От надлежащей взаимной ориентации молекул

Слайд 9

Химическое превращение
Вероятность того, что столкнувшиеся молекулы будут иметь достаточную для реакции

энергию, пропорциональна
Вероятность их нужной ориентации в момент соударения пропорциональна энтротийному вкладу
Вероятность того, что столкнувшиеся молекулы будут иметь и достаточную энергию и надлежащую ориентацию, пропорциональна произведению этих двух величин.

Слайд 10

Стехиометрическое уравнение
Стехиометрические уравнения составляются на основе фундаментальных законов природы:
- закон сохранения

массы
- закон сохранения эквивалентов
- закон постоянства состава соединения
- закон кратных отношений
- закон Авогадро
- закон Гей-Люссака.

Слайд 11

Стехиометрическое уравнение
Простая реакция (реакция окисления диоксида серы):
SO2 + 0,5O2 =

SO3
но сложная по механизму.
Сложная реакция (реакция окисления метанола):
2СН3ОН + О2 = 2СН2О + 2Н2О;
2СН3ОН + 3О2 = 2СО2 + 4Н2О).

Слайд 12

Стехиометрическое уравнение
Базисная система стехиометрических уравнений, однозначно и полно описывающая баланс процесса,

должна содержать число стехиометрически независимых уравнений:
для обменных реакций: У = В – (Э – 1)
для окислительно-восстановительных реакций:
У= В – Э

Слайд 13

Стехиометрическое уравнение
Стехиометрически независимыми считаются уравнения, которые не могут быть получены линейной

комбинацией других .
При составлении базисной системы стехиометрически независимые уравнения целесообразно использовать в такой форме, чтобы в каждом из них исходным оказалось одно и то же вещество.
Если исходная реакционная смесь имеет неэквимолярный состав, то состав реагирующей смеси удобно выражать через степень превращения того вещества, которое находится в недостатке (ключевой компонент), т.к. когда ключевой компонент превращается полностью, другие исходные компоненты еще остаются.

Слайд 14

Стехиометрическое уравнение
Концентрация i-го компонента в реагирующей смеси при изменении объема реакционной

смеси
Концентрация i-го компонента в реагирующей смеси при постоянном объеме реакционной смеси

Слайд 15

Химическое превращение
Пример: конверсия метана
СН4 + Н2О = СО + 3Н2;
СО +

Н2О = СО2 + Н2.
СН4 + 2Н2О = СО2 + 4Н2.
Базисные (стехиометрически независимые) уравнения для расчета процесса
СН4 + Н2О = СО + 3Н2;
СН4 + 2Н2О = СО2 + 4Н2.

Слайд 16

Химическое превращение
Пример: конверсия метана
Концентрации компонентов (в мольных долях)
;
;

Слайд 17

Направленность реакции
Δ Gр,Т < 0 - реакция возможна
Δ Gр,Т > 0

- реакция не возможна
Δ Gр,Т = 0 - система находится в термодинамическом равновесии

Слайд 18

Направленность реакции
Изменение химического состава реагирующей смеси приводит к изменению ее энтальпии

(теплосодержания) ΔНТ.
При отсутствии справочных данных тепловой эффект реакции рассчитывается через энтальпии образования или сгорания веществ, участвующих в реакции:

Слайд 19

Направленность реакции
Если [(ΔНТ)обр]прод < [(ΔНТ)обр] исх , то выделяется теплота (теплота

реакции)
qр ~ - ΔНТ – реакция экзотермическая.
Если [(ΔНТ)обр]прод > [(ΔНТ)обр] исх , то теплосодержание смеси увеличивается, теплота поглощается, тепловой эффект реакции qр ~ ΔНТ – реакция эндотермическая.

Слайд 20

Направленность реакции
Тепловой эффект реакции
В справочной литературе тепловой эффект реакции обычно относят

к 1 молю или 1 кг превращенного вещества.
Если тепловой эффект реакции указан непосредственно в уравнении реакции, то для приведения теплового эффекта к 1 молю вещества необходимо учесть стехиометрический коэффициент.

Слайд 21

Химическое равновесие
Изотерма химической реакции (уравнение Вант-Гоффа)
В условиях равновесия

Слайд 22

Химическое равновесие
Изотерма химической реакции при равновесии
Тогда
или

Слайд 23

Химическое равновесие
Для идеальных газовых смесей и жидкостей Кр зависит:
- от природы

реагентов и температуры и не зависит от давления.
Для реальных газовых смесей при высоком давлении:
- с повышением константа равновесия уменьшается.

Слайд 24

Химическое равновесие
Например:
при синтезе аммиака при 450 °С по реакции N2+ЗН2

2NH3 при увеличении давления с 10,1 до 101,0 МПа константа равновесия уменьшается с 0,988 до 0,443.

Слайд 25

Изменение равновесного превращения
Изменения химического равновесия достигают, изменяя внешние условия процесса.

Направленность влияния способов управления определяется принципом Ле-Шателье:
Если воздействовать на систему, находящуюся в химическом равновесии, то состояние системы изменяется таким образом, что ослабляется следствие этого воздействия.

Слайд 26

Изменение равновесного превращения
Изменение температуры

Слайд 27

Изменение равновесного превращения
Изменение давления
При увеличении давления в газовой системе

происходит уменьшение объема системы и увеличение числа молей в единице объема.
Такому воздействию должно противостоять действие, приводящее к снижению числа молей в системе, т.е. должна усиливаться реакция, протекающая с уменьшением числа молей и объема системы

Слайд 28

Изменение равновесного превращения
Разбавление реакционной смеси инертным веществом
Эффект от разбавления

инертным веществом равнозначен уменьшению давления

Химическое превращение. Стехиометрическое уравнение. Термодинамический анализ химических превращений. (Тема 4.1-4.2)

Содержание

Химическое превращение Стехиометрическое уравнение Термодинамический анализ химических превращений:Направленность реакции и химическое

Целью исследований химического процесса на уровне химической реакции является построение кинетической

Химическое превращениеХимической реакцией считается любое изменение вещества, при котором образуются или

Химическое превращениеВ газовой фазе при обычных условиях молекулы занимают лишь менее

Химическое превращениеВероятность возникновения реакции при столкновении зависит от кинетической энергии соударяющихся

Химическое превращениеВлияние температуры на распределение кинетической энергии молекул газообразного кислорода при

Химическое превращениеВозможность прохождения реакции между веществами в общем случае зависит:От энергии

Химическое превращениеВероятность того, что столкнувшиеся молекулы будут иметь достаточную для реакции

Стехиометрическое уравнениеСтехиометрические уравнения составляются на основе фундаментальных законов природы:- закон сохранения

Стехиометрическое уравнениеПростая реакция (реакция окисления диоксида серы): SO2 + 0,5O2 =

Стехиометрическое уравнениеБазисная система стехиометрических уравнений, однозначно и полно описывающая баланс процесса,

Стехиометрическое уравнениеСтехиометрически независимыми считаются уравнения, которые не могут быть получены линейной

Стехиометрическое уравнениеКонцентрация i-го компонента в реагирующей смеси при изменении объема реакционной

Химическое превращениеПример: конверсия метанаСН4 + Н2О = СО + 3Н2;СО +

Химическое превращениеПример: конверсия метанаКонцентрации компонентов (в мольных долях); ;

Направленность реакцииΔ Gр,Т < 0 - реакция возможнаΔ Gр,Т > 0

Направленность реакцииИзменение химического состава реагирующей смеси приводит к изменению ее энтальпии

Направленность реакцииЕсли [(ΔНТ)обр]прод < [(ΔНТ)обр] исх , то выделяется теплота (теплота

Направленность реакцииТепловой эффект реакцииВ справочной литературе тепловой эффект реакции обычно относят

Химическое равновесиеИзотерма химической реакции (уравнение Вант-Гоффа) В условиях равновесия

Химическое равновесиеИзотерма химической реакции при равновесииТогда или

Химическое равновесиеДля идеальных газовых смесей и жидкостей Кр зависит:- от природы

Химическое равновесиеНапример: при синтезе аммиака при 450 °С по реакции N2+ЗН2

Изменение равновесного превращения Изменения химического равновесия достигают, изменяя внешние условия процесса.

Изменение равновесного превращения Изменение температуры

Изменение равновесного превращения Изменение давления При увеличении давления в газовой системе

Изменение равновесного превращения Разбавление реакционной смеси инертным веществом Эффект от разбавления

Похожие презентации