Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии icon

Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии




НазваМинистерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии
Сторінка1/5
Дата28.07.2012
Розмір0.66 Mb.
ТипКурсовая
  1   2   3   4   5
1. /курсовая.docМинистерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии


МинистЕРСТВО Образования и науки УКРАиНы


ДОНЕЦКИЙ НАЦиОНАЛЬНыЙ ТЕХНиЧескИЙ УНиВЕРСИТЕТ


Курсовая работа

по общей химии

(задания и методические указания)





2007

МинистЕРСТВО Образования и науки УКРАиНы


ДОНЕЦКИЙ НАЦиОНАЛЬНыЙ ТЕХНиЧескИЙ УНиВЕРСИТЕТ


Курсовая работа по общей химии

(задания и методические указания)


Рассмотрено:

на заседании кафедры

общей химии

протокол № 3

от 22.11.2007 г.


Утверждено:

на заседании

учебно-издательского совета ДонНТУ

протокол № 2

от 12.12.2007 г.


2007


УДК 54 (071)


Задания и методические указания для курсовой работы по общей химии (для студентов химических специальностей) (Сост.: В.В.Приседский, Е.И.Волкова, И.В.Мнускина; под ред. В.В.Приседского). – Донецк: ДонНТУ, 2007. - 54 с.


Включают задания и методические указания по выполнению курсовой работы по общей химии. Целью курсовой работы является закрепление знаний по общим закономерностям протекания химических реакций и развитие навыков их практического применения. По исходным экспериментальным данным необходимо рассчитать основные термодинамические и кинетические параметры гомогенной реакции. Формат курсовой работы моделирует инженерную деятельность на важной стадии научно-производственного цикла – разработке исходных данных для проектирования химических производств.



Составители:


Приседский В.В., профессор

Волкова Е.И., доцент

Мнускина И.В., доцент


.

Ответственный за выпуск:

д.х.н., профессор Приседский В.В.


1. Задание на курсовую работу:

Определение кинетических и термодинамических параметров гомогенной реакции


Исходными данными для Вашей курсовой работы являются результаты экспериментального изучения изотермической кинетики и равновесий реакции, протекающей при постоянном давлении в газовой фазе (см. раздел 5). Проведите обработку экспериментальных данных и рассчитайте: неизвестные концентрации исходных веществ и продуктов в реакционной смеси; порядок реакции; энергию активации и предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса; константы равновесия при указанных температурах; изменения энтальпии и энтропии в реакции (допуская, что можно пренебречь их зависимостью от температуры).


2. Порядок выполнения работы


  1. Рассчитайте концентрации веществ в реакционной смеси в разные моменты времени.

  2. Постройте на графике кинетические кривые  зависимости концентраций реагентов и продуктов от времени.

  3. Выбрав одну из температур, определите графически скорость реакции в начальный момент времени, а также не менее чем в четырех других моментах времени. Найдите порядок реакции из наклона экспериментальной зависимости скорости v от концентрации c в координатах lgv – lgc. Проанализируйте, относится ли найденное значение к общему порядку реакции или к порядку по одному из реагентов. Оцените погрешность определения.

  4. Определите графически начальные скорости в опытах при других температурах (альтернативно, можно определить скорости при разных температурах и в другой момент времени, но в любом случае Вы должны определить концентрации реагентов в этот момент). Рассчитайте константы скорости k.

  5. Нанесите полученные данные на аррениусовский график lgk – 103/T , определите графически величину энергии активации и рассчитайте предэкспоненциальный множитель.

  6. Рассчитайте величины констант равновесия при разных температурах. Что можно сказать о различии Кр и Кс в этом случае?

  7. Постройте на графике температурную зависимость константы равновесия в координатах lgKр103/T и определите термодинамические параметры реакции: изменение энтальпии Н и энтропии S. Сопровождается ли реакция выделением или поглощением тепла, увеличением или снижением беспорядка? Сделайте выводы.


3. Дополнительные указания

к выполнению курсовой работы


3.1. Расчет концентраций веществ в реакционной смеси

Расчеты соотношений между концентрациями участников реакции в газовой фазе не составляют затруднений, если в ходе реакции не изменяется число молей газа и, следовательно, при постоянном давлении не изменяется объем. К таким реакциям из рассматриваемых в данной работе относятся синтез и разложение иодоводорода:

H2 + I2  2HI (1)

2HI  H2 + I2 (2)

В этом случае концентрации связаны такими же соотношениями, как и количества веществ (числа молей). Их легко найти из стехиометрии реакции. Например, соотношения между молярными концентрациями участников реакции (2) в текущий момент ее протекания выглядят следующим образом:

2HI  H2 + I2

при τ = 0 c(0)  

при τ > 0 c ½[c(0) – c] ½[c(0) – c]

Когда в ходе реакции изменяется число молей газообразных веществ, необходимо учитывать изменение не только количеств веществ, но и объема реакционной системы.

Вычисления можно расположить по такой схеме (α – степень превращения исходного вещества, 0 ≤ α ≤ 1):





2NO2  2NO + O2 (3)

начальное число молей, моль


n0  

начальный объем, л

V0

число молей n в текущий момент реакции, моль


(1  )n0 n0n0/2

суммарное число молей, моль


(1)n0 + n0+n0/2 = (1+½)n0

текущий объем V, л

(при Р = const)


V0(1 + ½)

начальная концентрация

с0 = n0/V0 , моль/л


с0  

текущие концентрации

с = n/V , моль/л



или:

с



Заметив, что



нетрудно получить соотношения между текущими концентрациями участников реакции, приведенные в последней строке. Эти соотношения можно использовать для расчета неизвестных концентраций веществ в реакционной смеси по заданным.

Ниже приведены также расчеты соотношений между концентрациями в реакциях (4) и (5).





2NO + Сl2  2NOCl (4)

начальное число молей, моль


2n0 n0

начальный объем, л

V0

число молей n в текущий момент реакции, моль


2n0(1) n0(1) 2n0

суммарное число молей, моль


n0 (3  )

полный текущий объем

V, л (при Р = const)


V0(3  )/3

начальная концентрация

с0 = n0/V0 , моль/л


2с0 с0

текущие концентрации

с = n/V , моль/л



или:

2c c 3(c0c)


Для реакции (5) получены такие же соотношения, как и для реакции(2), т.к. в этих реакциях одинаково молярное соотношение продуктов, а увеличение в два раза числа молей продуктов по сравнению с исходным веществом компенсируется при расчетах концентраций таким же увеличением общего объема.





C2H5Br  C2H4 + HBr (5)

начальное число молей, моль


n0  

начальный объем, л

V0

число молей n в текущий момент реакции, моль


(1  )n0n0n0

суммарное число молей, моль


(1  )n0 + n0 + n0 = (1 + )n0

текущий объем V, л

(при Р = const)


V0(1 + )

начальная концентрация

с0 = n0/V0 , моль/л



с0  

текущие концентрации

с = n/V , моль/л



или:

с ½(c0 c) ½(c0 c)


3.2. Расчет парциальных давлений газов в реакционной смеси


Парциальные давления компонентов газовой смеси при общем давлении Р удобно вычислить через их молярные доли или концентрации. Например, для реакции (3):





2NO2  2NO + O2 (3)

начальное число молей, моль

n0  

число молей n в текущий момент реакции, моль


(1  )n0n0n0/2

суммарное число молей, моль

(1 + ½)n0

текущие концентрации

с = n/V , моль/л



парциальные давления

,,

3.3. К определению порядка реакции


По закону действующих масс скорость реакции между двумя веществами А и В: mА + nВ  (продукты) определяется кинетическим уравнением:



где а и b – частные порядки реакции по веществам А и В соответственно, которые в общем случае не совпадают с величинами коэффициентов m и n.

Обратите внимание, что изучаемые гомогенные реакции протекают при стехиометрическом соотношении реагентов. Это означает, что концентрации взаимодействующих веществ в каждый момент протекания реакции связаны соотношением: сВ = (m/n) cA. Подставляя его в кинетическое уравнение, получим:



Таким образом, в указанных условиях показатель степени при концентрации реагента в экспериментально найденном выражении для скорости реакции равен не частному, а общему порядку реакции (a + b).

Для определения частного порядка реакции по данному веществу, кинетику необходимо изучать в условиях постоянства концентрации второго реагента. При сВ = const



Чаще всего такие условия создают, либо используя подавляющий стехиометрический избыток второго реагента, либо измеряя начальные скорости в специально приготовленных реакционных смесях с постоянной концентрацией второго реагента и переменной концентрацией первого.


3.4. Расчеты термодинамических параметров реакции по температурной зависимости константы равновесия


Как известно, изменение энергии Гиббса в реакции связано с ее константой равновесия соотношением:



Какую константу равновесия следует подставлять в это уравнение? Константы равновесия Kc и Kp, выраженные через концентрации и парциальные давления соответственно, в общем случае (когда суммы чисел молей исходных и конечных веществ в реакции различаются) являются размерными величинами и, следовательно, требует обсуждения сама возможность их подстановки под знак математической операции, такой как логарифм, экспонент или синус.

Строго говоря, в приведенное уравнение должна входить так называемая термодинамическая константа равновесия. Последняя выражается через термодинамические активности а веществ, участвующих в реакции, и является величиной безразмерной. Активность идеального газа может быть выражена через его парциальное давление р: , где р0  стандартное давление, р0 = 1 атм. Следовательно, активность идеального газа численно равна его парциальному давлению, выраженному в несистемных единицах  атмосферах. Это означает, что в приближении идеального газа, которое мы считаем применимым к тем условиям, в которых протекают изучаемые реакции, в уравнение изобары можно подставлять значения константы равновесия Kp, выраженной через парциальные давления газообразных участников реакции в атмосферах:



Подставляя в это уравнение выражение для энергии Гиббса и решая относительно ln Kp, получим:



Энтальпия НоТ и энтропия SоТ реакции слабо зависят от температуры. Пренебрегая этой зависимостью, получаем, что в системе координат lnK   1/T зависимость константы равновесия от температуры отображается прямой линией, параметры которой: угловой коэффициент и «отрезок на оси у» позволяют найти термодинамические характеристики реакции: tg =  Но/R , «отрезок» = ΔSo/R.


4. Пример выполнения курсовой работы:

Определение кинетических и термодинамических параметров гомогенной реакции


Задание на курсовую работу:

В таблице представлены исходные экспериментальные данные, полученные при изучении изотермической кинетики и равновесий реакции в газовой фазе H2 + I2 (г) 2HI. Начальные условия: с2) = с(I2) = 0,00800 моль/л при  = 0.

Проведите обработку приведенных результатов и рассчитайте:

  • неизвестные концентрации исходных веществ и продуктов реакции;

  • порядок реакции;

  • энергию активации и предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса;

  • константы равновесия при указанных температурах;

  • изменения энтальпии и энтропии в реакции (допуская, что можно пренебречь их зависимостью от температуры).

Содержание водорода с2), моль/л, в указанный момент времени

при температуре, С

500

0,00800

0,00535

0,00402

0,00322

0,00230



0,00158

480

0,00800

0,00640

0,00533

0,00457

0,00355

0,00290

0,00266

0,00228


0,00155

460

0,00800

0,00713

0,00643

0,00586

0,00497

0,00432

0,00405

0,00360

0,00325

0,00283

0,00233

0,00153

440

0,00800

0,00757

0,00719

0,00684

0,00623

0,00573

0,00551

0,00511

0,00476

0,00433

0,00375

0,00150

420

0,00800

0,00780

0,00761

0,00743

0,00710

0,00679

0,00665

0,00638

0,00613

0,00579

0,00531

0,00147

400

0,00800

0,00791

0,00783

0,00775

0,00759

0,00744

0,00736

0,00722

0,00708

0,00688

0,00658

0,00144

Время,

мин

0

1

2

3

5

7

8

10

12

15

20

После установления равновесия

  1   2   3   4   5

Схожі:

Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconМинистерство образования и науки украины министерство образования и науки российской федерации донецкий национальный технический университет
Ректор Донецкого национального технического университета, д т н., проф., председатель оргкомитета
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconМинистерство образования и науки украины министерство образования и науки российской федерации государственное высшее учебное заведение «донецкий национальный технический университет»
Ректор Донецкого национального технического университета, д т н., проф., председатель оргкомитета
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconМинистерство образования и науки, молодежи и спорта украины министерство образования и науки российской федерации государственное высшее учебное заведение «донецкий национальный технический университет»
Ректор Донецкого национального технического университета, д т н., проф., председатель оргкомитета
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconИнформационное письмо министерство образования и науки, молодежи и спорта украины гвуз «Донецкий национальный технический университет»
«философско-этическое наследие г. С. Сковороды и духовный мир современного человека»
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconМинистерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины, Севастопольский национальный технический университет (Севнту) с 23 по...
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconДонецкий национальный технический университет институт международного сотрудничества
Доннту стал третьим в рейтинге вузов Украины «Компас-2009». Наш вуз опередили Национальный технический университет «кпи» и Киевский...
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconЗав каф. ВмиП, д т. н., проф. Павлыш В. Н. открывает олимпиаду
Донецка (Донецкий национальный технический университет, Донецкий национальный университет экономики и торговли, Донецкий инженерно-экономический...
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconМинистерство образования и науки, молодежи и спорта украины национальный университет физического воспитания и спорта Украины
Работа выполнена в Национальном университете физического воспитания и спорта Украины, Министерство образования и науки, молодежи...
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconНациональный университет физического воспитания и сПорта Украины Гридько Людмила Анатолиевна
Работа выполнена в Национальном университете физического воспитания и спорта Украины, Министерство образования и науки, молодежи...
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconНациональный университет физического воспитания и спорта украины
Работа выполнена в Национальном университете физического воспитания и спорта Украины, Министерство образования и науки, молодежи...
Министерство образования и науки украиНы донецкий национальный техниЧеский университет курсовая работа по общей химии iconМинистерство образования и науки, молодежи и спорта украины донецкий национальный университет международный факультет кафедра русского языка для иностранных студентов основных факультетов
«Русский язык и литература», «Журналистика», «Прикладная лингвистика», «Психология»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи