Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Задачи Крюкова / Кинетика 7

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
27.02.2021
Размер:
1.19 Mб
Скачать

Решение:

Необходимо установить взаимосвязь между давлением в системе с концентрацией компонентов и на основе этих данных составить кинетическое уравнение для расчета константы скорости:

 

p0 ~C0 , pt ~C

1

 

1

 

1

 

1

 

1

 

1

 

 

p CRT k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C C0

 

p

 

p0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl2

 

 

 

 

COCl2

τ=0

0,5p0

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5p0

 

 

 

 

0

τ=τ

pτ=0,5p0-px

 

 

 

 

 

 

pτ=0,5p0-px

 

 

px

p, Па

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p0-px

 

 

 

 

 

px p0 p p 0,5p0 px 0,5p0 p0 p p 0,5p0

Предположим, что данная реакция второго порядка. Произведем расчет констант скоростей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

6,453 10 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

5

 

 

 

5

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

0,9

10

 

0,5 0,965 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 0,965

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,13 10 7

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Па мин

 

 

 

 

 

 

 

k

1

1

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p 0,5p0

 

0,5p0

 

 

 

8,67 10

7

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Па мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,99 10

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Па мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Па мин

Как видно, полученные константы скорости примерно одинаковы, что говорит о том, что наше предположение о 2 порядке реакции верно. Построим также график для подтверждения:

1/p

0,000045

y = 9,778E-07x + 1,907E-05 0,00004

R² = 1,000E+00

0,000035

0,00003

0,000025

0,00002

0,000015

0

5

10

15

20

25

время

Зависимость спрямляется в координатах для второго порядка.

Решение:

Для решения данной задачи нам понадобится интегральная форма уравнения Аррениуса. Выразим из нее энергию активации и рассчитаем ее для дальнейших операций:

 

dlnk

 

 

 

Ea

 

 

 

 

k2

T2

Ea

 

 

 

k2

 

 

Ea

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

dlnk

dT

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

dT

2

 

 

2

k1

 

 

 

 

 

 

 

RT

 

 

 

 

k

1

T

RT

 

 

 

 

R T1

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

RT T

 

k

2

 

8,314 298 303

 

13 10 3

55210,52

Дж

 

1

2

ln

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

 

T T

 

 

303 298

9 10 3

 

 

a

 

 

k

1

 

 

 

 

 

 

 

 

моль

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По той же самой интегральной форме уравнения Аррениуса рассчитаем константу скорости при необходимой температуре:

 

k

3

 

E

a

 

1

 

1

 

 

 

 

 

E

a

 

1

 

1

 

 

 

55210,52

 

1

 

1

 

 

3

 

1

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

k

 

exp

 

 

 

 

 

 

9 10

3 exp

 

 

 

 

 

 

 

18,6

10

с

 

 

 

 

 

 

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k1

 

R T1

 

T3

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

T3

 

 

 

8,314

298

 

308

 

 

 

 

 

Зная порядок реакции, определим время достижения заданной степени превращения:

r

dC

kC

 

C

dC

 

 

 

 

lnC lnC0

k

1

ln

C

C C 1

 

 

 

 

k d

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

d

 

 

 

 

C

 

C

0

 

 

 

 

k

 

C

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

C0

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

ln 1

 

0,99

 

ln 1

0,99 247,6 с

k

C

1

k

18,6 10 3

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

В общем случае, с учетом порядков реакции по компонентам, данная реакция описывается кинетикой второго порядка. Приведем дифференциальную и необходимую интегральную формы кинетических уравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

A,0

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B,0

 

 

 

d CA,0 x

 

 

 

CB,0 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dC

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

C x

 

 

 

 

 

d

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

kC C

 

 

CA

C A,0 x

 

 

 

 

 

 

 

k C

 

x C

 

x

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

B,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

A B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

d

 

 

d

 

 

 

 

A,0

 

 

 

B,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k d

 

ln CB,0 CA,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ln CB,0 CA,0

x

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

x CA,0

CB,0 k

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

C

A,0

x C

 

x

 

0

 

 

 

 

 

 

 

C

A,0

C

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

A,0

C

k

 

 

C

A,0

C

x

 

 

 

 

B,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B,0

 

 

 

 

 

 

B,0

 

 

 

 

 

0,5,B

 

 

 

1

 

 

 

ln

2CA,0

CB,0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

ln

2 0,05 0,01

175145 с

 

 

 

 

C

 

 

C

 

 

k

 

CA,0

 

 

 

0,05

 

 

 

 

 

8,39

 

10

5

 

 

 

 

0,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A,0

B,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Задачи Крюкова