Изучение упругости диссоциации CaCO3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение упругости диссоциации CaCO3

Цель работы: изучение температурной зависимости упругости диссоциации карбоната кальция и определение теплового эффекта реакции диссоциации CaCO3.

Методика и порядок проведения опытов

Для определения упругости диссоциации CaCO3 в работе используется статический метод. Суть его заключается в непосредственном измерении при данной температуре равновесного давления СО2 в установке.

Карбонат кальция, диссоциирует по реакции

СаСО3 = СаО + СО2

Опыт проводят в электрической печи сопротивления, в которую помещают кварцевую ампулу, в которую помещена навеска карбоната. Перед началом нагрева печи из ампулы откачивают воздух форвакуумным насосом. После этого устанавливают первую заданную температуру. Когда заданная температура достигнута делают выдержку не менее 10 минут и измеряют давление СО2 в системе с помощью манометра. Изотермическая выдержка системы проводится для достижения системой равновесия. При этом, по мере развития реакции, изменяется (увеличивается) давление, а объем реакционного пространства остается постоянным. Следовательно в данном случае процесс проходит при постоянном объеме (V=const).

Измеряемая в процессе работы Кр определяется равновесным составом, который не зависит от пути процесса, а определяется элементным составом системы, давлением и температурой. Потому определенное в ходе работы значение Кр можно анализировать с помощью уравнения изобары и сравнивать с рассчитанным.

Измерение упругости диссоциации карбоната кальция проводили при 8 температурах в диапазоне температур 600- 880оС с шагом 40оС.

Данные измерений занесены в таблицу 1.

Обработка результатов

Таблица 1 Опытные значения

По полученным значениям оцениваем среднюю величину теплового эффекта реакции в изученном интервале температур (), на оснвоании значений константы равновесия при разных температурах. Для это опытные данные представляем в виде зависимости lnKp = f(1/T). Угловой коэффициент полученной прямой которой будет равен: , то есть . температурный диссоциация тепловой давление

Строим график в координатах lnKp - 1000/T:

Из графика находим:

Дж .

Рис. 1. График зависимости -lnki от 1000/T, на основе экспериментальных данных

Рассчитываем теоретическое значение упругости диссоциации.

Таблица 2 Термодинамические свойства веществ

Для определения величин ,используем закон Гесса и его следствия.

= -393,51-635,09-(-1206,83) = 178,23 кДж

=213,66+38,07-91,71 = 160,02 Дж/К

Тепловой эффект реакции при постоянном давлении и заданных температурах определяется по формуле:

Для расчета проведем следующие вычисления:

=44,14+49,63-104,52=-10,75 [Дж/моль•К]

=(9,04+4,52-21,92)•10-3 = -8,36•10-3 [Дж•моль•К2]

= (-8,79 -6,95+25,94)105 = 10,2•105 [Дж•К/ моль].

Расчет стандартной мольной энтропии реакции при заданных температурах проводим по формуле:

Изменение энергии Гиббса рассчитываем по формуле:

= 168674-873•148,73=38830,93 Дж = 38,831 кДж

Данные расчетов сводим в таблицу

Таблица 3 Данные теоретических рассчетов

Зная величину стандартной мольной функции Гиббса реакции при любой температуре, мы можем по формуле:

определить величину константы равновесия данной реакции:

Кр = 0,005

Таблица 4 Теоретические значения

Рис. 2. График зависимости -lnki от 1000/T, на основе теоретических расчетов

Дж

= 197717 -172014= 25703 Дж

На основании полученных расчетов строим график зависимости упругости диссоциации карбоната кальция от температуры:

Рис. 3. График зависимости упругости диссоциации карбоната кальция от температуры.

Выводы

В работе было изучено температурную зависимость упругости диссоциации карбоната кальция и определено тепловой эффект реакции диссоциации CaCO3, на основании экспериментальных и теоретических данных.

Установлено, что погрешность в расчете среднего теплового эффекта реакции составляет 14,9% по сравнению с теоретическим значением.

Основным источником погрешности, является систематическая погрешность измерения давления СО2.

Размещено на Allbest.ru