Равновесный состав газа в металлургических реакциях
Учим химию / Учим химию / Равновесный состав газа в металлургических реакциях Равновесный состав газа в металлургических реакциях
Страница 1

Задача №1

Для реакции водяного газа

CO + H2O = CO2 + H2

Определить возможное направление реакции и равновесный состав газа при температурах :

t = 700° C

t2 = 800° C

t3 = 900° C

t4 = 1000° C

если исходная газовая смесь содержит 23% СО и 27% H2O, 20% CO2 и 30% H2.

Решение:

Равновесный состав газа в реакции водного газа

CO + H2O = CO2 + H2

Данная реакция имеет место во многих процессах горения топлива, определяя в значительной степени состав газа в доменной печи при взаимодействиях водяного пара с коксом при мокром и сухом тушении.

Равновесие реакции количественно характеризуется константой равновесия:

Данная система трехкомпонентная и однофазная, поэтому

C = k – f + n = 3 – 1 + 1 = 3

Значит, равновесный состав газа зависит от трех факторов: температуры Т и 2-х исходных концентраций.

Константа равновесия реакции может быть рассчитана по эмпирическому уравнению:

По условию задачи известен исходный состав газа:

23% CO

27% H2O

Значит, в 100 моль исходного газа содержалось такое же количество моль каждого компонента:

ni = %i

Допустим, что при некоторой температуре t° C реакция возможна в прямом направлении и к моменту достижения равновесия прореагирует Х моль СО с Х моль H2O и появилось Х моль H2 и Х моль СО2. Тогда при равновесии количества молей газов ( об.%)

(23-Х) моль СО (27-Х) моль H2O

(20+Х) моль СО2 (30+Х) моль H2

Решая уравнение (3) относительно Х при различных температурах, получаем два значения корня уравнения (3), приведенных в таблице 1.

Таблица 1.

t° C

Кр

Х1 моль

Х2 моль

% СО

% H2O

% CO2

% H2.

700

1,645

3,24

202

19,8

23,7

23,2

33,2

800

1,080

0,67

1322

22,3

26,3

20,7

30,7

900

0,760

-1,46

-365

24,5

28,5

18,5

28,5

1000

0,566

-3,23

-177

26,2

30,2

16,8

26,2

Из таблицы следует, что только корень Х1 имеет физический смысл. По знаку этого корня оцениваем возможные направления реакции каждой температуре. Отрицательные значения вызваны протеканием реакции влево. Направление процесса можно определить по известному уравнению изотермы реакции:

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Смотрите также

Химические преобразователи солнечной энергии
  Современная энергетика опирается главным образом на такие источники, в которых запасена солнечная энергия (СЭ). Прежде всего это ископаемые виды топлива, для образования которых требуются ...

Основы косметической химии
...

Определение содержания аскорбиновой кислоты в яблоках различных сортов
Большинство зимних сортов яблок отличается невысокой С-Р витаминностью, и на них можно не останавливаться. Количество витамина С к весне обычно составляет  у яблок половину бывшего к потреби ...