1.1. По закону Гесса находим тепловой эффект химической реакции при нормальных условиях:

DН=(SniDН)- (SniDН)

DН= 0×3 - 110,53 + 241,81 + 74,85 = 206,13 кДж/моль

1.2. Найдем энтропию реакции:

DS= (SniDS)- (SniDS)

DS=3×130,52 +197,55 -188,72 -186,27= 214,12 Дж/моль×К

1.3. Найдем изменение энергии Гиббса в ходе реакции при нормальных условиях:

DG= (SniDG)-(SniDG)

DG= 3×0-137,15+288,61+50,85=142,31 кДж/моль

2. Найдем функцию зависимости теплоемкости от температуры С= f(Т)

Ср(СН4) = 14,32 + 74,66×10Т - 17,43×10Т

Ср(Н2О) = 30 + 10,71×10-3Т + 0,33×105Т-2

Ср(СО) = 28,41+ 4,1×10-3×Т - 0,46×105Т-2

Ср(Н2) = 27,28 + 3,26×10-3Т + 0,5×105Т-2

DСр = Dа + DbT + Dс’Т2+DcТ-2

DСр = (3×27,28+28,41-30-14,32) + (3×3,26+4,1-10,71-74,66)×10-3Т +

+ (3×0,5-0,46-0,33)×105Т-2 - 17,43×10-6Т2

DСр = 65,93 - 71,49×10-3Т + 0,71×105Т-2 - 17,43×10-6Т2 Дж/моль×К

2.1. Для азота зависимость теплоемкости от температуры выглядит следующим образом:

Ср(N2) = 27,88 + 4,27×10-3Т

3.1. Найдем изменение энтропии в ходе реакции при нагревании от t1=25C до t2=900C:

DS=dТ =

DS=16.54 Дж/моль×К

3.2. Найдем изменение энтальпии в ходе реакции при нагревании от t1=25°C до t2=900°C:

DH= 65,93 (1173-298) - ×71,49×10-3(11732-2982) - -

DН= - 2375 Дж/моль

3.3. Рассчитаем энергию Гиббса на выходе t2=900°С:

4. Найдем константу равновесия:

DG°=-RTlnKp

Kp = exp(-DG°/RT)

Kp=exp(-(-62058,71/8,31×1173))=582,04

4.1. Рассчитаем равновесную степень превращения метана. При температуре от 827°С и составе исходной смеси СН4 : Н2О = 1 : 2 необходимо проводить процесс при абсолютном давлении 10 атм.

СН4 + Н2О ® СО + 3Н2

т.к. водяной пар в избытке, то РН2О = 2РСН4

Робщ = РСН4 + 2РСН4= 3РСН4

РСН4 = Робщ/3 = 10/3 атм.

При равновесии: