Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Химическое равновесие. Термодинамический подход. Равновесия : газ-жидкость, твердое тело-раствор (предусмотрена выдача справочных материалов).





ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ , термодинамич. равновесие в системе, между компонентами к-рой происходят хим. р-ции. Для данной р-ции где Аi - исходные реагенты; Вj - продукты; vi и vj - их стехиометрич. коэффициенты соотв., X. р. достигается при условии:

где и - хим. потенциалы соотв. исходных реагентов и продуктов.
Условие X. р. может быть выведено из любого условия термодинамического равновесия , в частности из условия минимума энергии Гиббса системы dGT,p = 0 при постоянных абс. т-ре Т и давлении р.
К условию X. р. (1) добавляется требование постоянства т-ры и давления по всему объему системы (в случае гетерогенных р-ций для X. р. необходимо, чтобы т-ра и давление были одинаковы во всех фазах системы).
В состоянии X. р. система характеризуется константой равновесия Ка , выражающей для р-ций в р-рах соотношение между активностями аАi исходных реагентов и активностями аBj продуктов:

(П - знак произведения). В случае идеальных р-ров вместо активностей компонентов используют их молярные доли xi. Для р-ций в газах активности в-в заменяют летучестями (константа равновесия Kf); если реагирующую систему можно считать идеальной газовой смесью, вместо летучестей возможно применение парциальных давлений компонентов (константа равновесия Кр). Для идеальных систем соотношение (2) наз. действующих масс законом .
Помимо термодинамич. определения X. р., к-рое выражается соотношением (1), существует и кинетич. определение: X. р. устанавливается при условиях, когда скорость прямой р-ции (исходные реагенты продукты)v становится равной скорости обратного превращения (продукты исходные реагенты) v-1. Константа равновесия

где k1 и k-1 - константы скорости прямой и обратной р-ций соотв. Кинетич. определение подчеркивает динамич. характер X. р.: при его достижении р-ции в системе не прекращаются. Если в системе происходят несколько связанных между собой хим. р-ций, кинетич. определение X. р. (3) выполняется, когда справедлив детального равновесия принцип , т. е. для каждой из р-ций достигается равенство скоростей в прямом и обратном направлениях. Напр., если в системе протекает циклич. превращение



и (термодинамич. условие X. р.), то обязательно (кинетич. определение).
Отклонение от Х. р. сопровождается изменением состава системы и м. б. выражено химическим сродством р-цииА. Устойчивость X. р. определяется условием:

где - степень полноты р-ции, равная отношению изменения числа молей nj, любого из участвующих в р-ции в-в к его стехиометрич. коэф. vj.
Для нек-рых неравновесных систем м. б. использовано понятие локального Х. р., к-рое устанавливается в малом объеме системы и соответствует локальным значениям т-ры, давления, хим. потенциалов компонентов.
Важной практич. задачей является термодинамич. расчет X. р., т. е. определение равновесных составов системы. В совр. компьютерных программах такой расчет, как правило, выполняется путем прямой минимизации энергии Гиббса системы без использования констант равновесия. Для идеальных систем результатом расчетов являются концентрации хим. в-в в состоянии равновесия, для реальных систем мат. определение концентрации требует дополнительно знания коэф. активности (или летучести).

Энергетический баланс – устанавливает соотношение между видом энергии, поступающей в электролизер, и энергией, уходящей из него, демонстрируя равенство статей прихода и расхода. Электроэнергия const тока, подводимая к электролизеру, составляет:

WЭЛ= UJt.

Общее уравнение энергетического баланса имеет следующий вид:

Wэ + ∑Qприхода = Wэл.хим.р-ии + Wтока + ∑Qрасх,

где ∑Qприхода – тепловая энергия, поступающая в электролизер с электролитом и электродами за счет вторичных процессов;

Wэл.хим.р-ии – энергия тока, затраченная на электрохимическую реакцию;

Wтока – энергия тока, перешедшая в тепловую энергию; ∑Qрасх– тепловая энергия, уносимая электролитом, электродами, газами при испарении Н2О, излучении и конвекции.

Билет 30.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.