Задача на термодинамику

[isaev.mikail.095]

Рассчитайте температуру ( в кельвинах и градусах ), при которой начинают протекать реакции:

c2h6→c2h4 + h2 + c2h4→ c2h2 + h2               у всех веществ агрегатноте состояние газ

Сделайте обоснованный вывод, в каком интервале температур следует проводить дегидрирование этана для получения этилена с максимальным выходом.

[avg]

Нужно из формулы дельтаG=дельтаН-ТдельтаS искать температуру, при которой дельтаG=0.

[isaev.mikail.095]

14 минут назад, avg сказал:

Нужно из формулы дельтаG=дельтаН-ТдельтаS искать температуру, при которой дельтаG=0.

Можешь подробнее, я просто не могу догнать

 

[stearan]

4 часа назад, isaev.mikail.095 сказал:

Рассчитайте температуру ( в кельвинах и градусах ), при которой начинают протекать реакции:

c2h6→c2h4 + h2 + c2h4→ c2h2 + h2               у всех веществ агрегатноте состояние газ

Сделайте обоснованный вывод, в каком интервале температур следует проводить дегидрирование этана для получения этилена с максимальным выходом.

давление какое?
что значит "начинают протекать" реакции?
более корректная постановка задачи в последней строке "при какой Т будет максимальный выход С2Н4", и то чисто теоретически (по термодинамике) при заданном Р

[isaev.mikail.095]

37 минут назад, stearan сказал:

давление какое?
что значит "начинают протекать" реакции?
более корректная постановка задачи в последней строке "при какой Т будет максимальный выход С2Н4", и то чисто теоретически (по термодинамике) при заданном Р

В учебнике так поставлен вопрос

Даже незнаю

 

[stearan]

чтобы не считать прям с азов (ΔG = ΔН - ТΔS,  ΔG = -RТlnК) можно использовать термодинамические таблицы Стуля или Штуля (? как они правильно на азбуке пишутся) где для C2H6, C2H4 и C2H2 (и многих других веществ) табелирована температурная зависимость K (константы равновесия образования в-ва из элементов). с этими зависимостями можно проводить вычислительные операции наравне с хим.уравнениями реакций.
если взять Р=1атм и уравнения равновесия строить через мольные доли (будет то же самое как через парциальные давления), можно взять ряд Т и для каждой Т решить систему 2 уравнений. если считать, что на входе реактора имеем 1 моль С2Н6, то в равновесии получится:
 t, °C       x(C2H4)      x(C2H2)

300         0.001             -

400         0.009            -

500         0.044            -

600         0.141             -

700         0.296           0.001

800         0.412           0.009

900         0.406          0.049

1000       0.280          0.144

получается, что максимум выхода этилена где-то при 850°С, где мольная доля этилена на выходе теоретического "равновесного реактора"  х(С2Н4)=0.426

при более высоких Т уже начинает убывать этилен и прибавляется ацетилена.

Изменено 29 Ноября, 2021 в 16:51 пользователем stearan

[isaev.mikail.095]

2 минуты назад, stearan сказал:

есть термодинамические таблицы Стуля или Штуля (? как они правильно на азбуке пишутся) где для C2H6, C2H4 i C2H2 (и многих других веществ) табелирована температурная зависимость константы равновесия образования в-ва из элементов. с этими зависимостями можно проводить вычислительные операции наравне с хим.уравнениями реакций.
если взять Р=1атм и уравнения равновесия строить через мольные доли (будет то же самое как через парциальные давления), можно взять ряд Т и для каждой Т решить систему 2 уравнений. если считать, что на входе реактора имеем 1 моль С2Н6, то в равновесии получится:
 t, °C       x(C2H4)      x(C2H2)

300         0.001             -

400         0.009            -

500         0.044            -

600         0.141             -

700         0.296           0.001

800         0.412           0.009

900         0.406          0.049

1000       0.280          0.144

получается, что максимум выхода этилена где-то при 850°С, где мольная доля этилена на выходе теоретического "равновесного реактора"  х(С2Н4)=0.426

Ой, спасибо а можно было это каким-то другим способом решить?

 

 

 

 

Изменено 29 Ноября, 2021 в 16:42 пользователем isaev.mikail.095

[avg]

Самый простой способ- найти по таблице дельтаН и дельтаS для каждого вещества, потом из них для каждой реакции, и далее Т = дельтаН/дельтаS, это будет температура при которой константа равновесия=1, и концентрации исходных веществ и продуктов равны.

[stearan]

2 часа назад, avg сказал:

концентрации исходных веществ и продуктов

точнее, равны будут соответствующие выражения в числителе и знаменателе записи константы равновесия. возможно, для школьной задачи и хватит.

на самом деле, ΔH и ΔS хим.реакций протекающих при условиях далеких от стандартных нужно считать с учетом зависимости H и S веществ от температуры и давления.

в данном случае с пиролизом этана учтена только зависимость от температуры, т.к. топикстартер не назвал давление :)