Алгоритм решения в общем виде:

Решение: 1. Предполагаем порядок простой реакции = _I .

2. Записываем выражение для скорости реакции

3. Выбираем из таблицы интегральное выражение для данной реакции

4. Находим k по крайней мере для трех точек и подтверждает правильность

выбора порядка реакции и затем находим _1/2

2 тип кинетических данных– для реакции : Даны только начальные концентрации реагентов и зависимость изменения концентрации только одного из участников реакции от времени.

Пример 2.

Для газофазной реакции

N₂O₅ = N₂O₄ + ½ O₂

При 25^оС получены следующие опытные данные:

 , мин………,,0 20 30 40 50 60 

Р(О₂), атм…… 0 0,821 1,237 1,640 2,051 2,470 5,000

Определить порядок реакции, значение константы скорости, время полупревращения и записать выражение для скорости реакции

Как видно из экспериментальных данных в задаче имеется только информация о кинетической кривой продукта реакции О₂, в то время как нам необходима информация о кинетической кривой исходного N₂O₅ . Для связи концентраций между собой используем уравнение материального баланса (МБ).

Уравнение материального баланса (МБ) в общем виде имеет вид:

Сi = C^oi  (_i/_ст)*х_ст ,

где _ст и х_ст – стехиометрический коэффициент и изменение концентрация любого вещества по которому есть информация в задаче.

 относится к типу вещества – исходное (-) и конечное (+)

Уравнение материального баланса справедливо и для числа молей

ni = n^oi  (_i/_ст)*х_ст

и для давления: Рi = Р^oi  (_i/_ст)*х_ст

Алгоритм решения:

1. Предполагаем порядок простой реакции = _I .

2. Записываем выражение для скорости реакции

3. Выбираем из таблицы интегральное выражение для данной реакции

4. Используя уравнения материального баланса находим зависимость

концентрации всех исходных реагентов от времени

5. Находим k по крайней мере для трех точек и подтверждает правильность

выбора порядка реакции и затем находим _1/2

Решение

По уравнению МБ запишем выражение для давления N₂O₅ :

х_ст = х_О2 и Р(N₂O₅) = Р⁰(N₂O₅) - (1/½)*х_О2 = Р⁰(N₂O₅) - 2*х_О2 .

Аналогично: Р(О₂) = Р⁰(О₂) - (½/½)*х_О2 = Р⁰(О₂) - *х_О2 .

По условию задачи: Р⁰(О₂) = Р(О₂) при t = 0 и следовательно Р⁰(О₂) = 0

В задаче отсутствует значение Р⁰(N₂O₅), которое тоже можно найти из МБ.

При бесконечно большом времени Р(N₂O₅) = 0 (весь реагент прореагировал), тогда

Р^(N₂O₅) = Р⁰(N₂O₅) - 2*х^_О2 = 0 отсюда Р⁰(N₂O₅) = 2*х^_О2 =2*5 = 10 атм

Окончательно имеем уравнение связи:

Р(N₂O₅) = Р⁰(N₂O₅) - 2*х_О2 = 2*х^_О2 - 2*х_{О2 .} Полученные данные запишем в таблицу

, мин………, 0 20 30 40 50 60 

Р(О₂), атм…… 0 0,821 1,237 1,640 2,051 2,470 5,000

Р(N₂O₅), атм 10 8,358 7,526 6,720 5,898 5,060

Допустим, что n =0 . Из таблицы кол. 2.1  Р(N₂O₅) = Р⁰(N₂O₅) - k, значит график в координатах Р(N₂O₅) = f() должна быть прямая линия.

Тангенс угла наклона tg = - k = -0,0822 и k = 8,22*10^-2 1/мин

Время полупревращения _1/2 = Р_A⁰/2k = 10/2*8,22*10^-2 = 60,83 мин

Выражение для скорости реакции r = kР⁰ = k

Задачи, включающие степень превращения.

Очень часто в реакции приводится степень превращения i для исходных реагентов вместо данных по изменению С или Р .

Степень превращения относится только к исходным реагентам и следовательно

х_ст = хi_,исх

Запишем выражение для i : i = (C^oi - Сi)/C^oi

Запишем уравнение МБ для исходного вещества (i):

Сi = C^oi - х_i ; отсюда х_i = C^oi – Сi.

Подставим в выражение для i = (C^oi - Сi)/C^oi = х_i /C^oi и окончательно:

i = х_i /C^oi и х_i = i *C^oi

Таким образом можно легко выразить х_i через степень превращения в уравнении МБ

Пример 3.