Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Отчет1.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
17.11.2019
Размер:
149.39 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский Химико-Технологический Университет им. Менделеева

Кафедра ХТУМ.

Работа по теме:

«Радикальные реакции»

Выполнил студент

IV курса, группа П-46

Ряшенцев М. С.

Проверил: Быков Г. П.

Москва 2012

Содержание.

I. Условия задания.

II. Предварительные расчёты.

III. Предварительные эксперименты (опыты 1-8).

Опыты 1-5. Первичная идентификация реакции при средних между минимальным и максимальным значениями концентраций реагентов A, Y, K и температуры, а также постановка эксперимента на воспроизводимость.

Опыт 6. Проверка данной реакции на присутствие некаталитической составляющей.

Опыт 7. Проверка данной реакции на обратимость.

Опыт 8. Проверка данной реакции на автокаталитичность по продукту В.

I. Условия задания.

Дано: Реакция происходит по схеме: A+Y→B (с участием катализатора К);

Интервал температуры: 50-90 ºС;

Реактор: периодический;

Измерение проходит по веществу В;

Пределы варьирования концентраций реагентов: А - от 2 моль/л до чистого;

Y - от 0,005 до 0,015 моль/л;

K - от 0,02 до 0,2 моль/л.

Прочие условия: Молярная масса вещества А МА: МА=120 г/моль;

Плотность вещества А dА: dА=0,86 г/мл3;

Концентрация Y в ходе опыта постоянна.

Необходимо: Составить план исследования, реализовать эксперименты на ЭВМ, найти параметры кинетического уравнения, обеспечивающего адекватное описание экспериментальных зависимостей: порядки по реагентам nA, nY и nK , предэкспоненциальный множитель А0 и энергию активации Е.

II. Предварительные расчёты.

Рассчитываем концентрацию чистого вещества А СA. max по формуле:

.

СA. max = 0,86·1000/120=7,1667 моль/л.

III. Предварительные эксперименты (опыты 1-13).

Цель предварительных экспериментов - установление общего характера исследуемой реакции, а именно её первичная идентификация, нахождение критерия воспроизводимости Sвоспр2 для измеряемого параметра (концентрации реагента В СВ) и проверка исследуемой реакции на обратимость, присутствие некаталитической составляющей и автокаталитичность по продукту B.

Опыты 1-5. Первичная идентификация реакции при средних между минимальным и максимальным значениями концентраций реагентов A, Y, K и температуры, а также постановка эксперимента на воспроизводимость:

Условия опытов 1-5: Начальная концентрация реагента А CA0 = 4,5 моль/л

Начальная концентрация реагента Y CY0 = 0,01 моль/л;

Начальная концентрация реагента B CB0 = 0 моль/л;

Начальная концентрация реагента Z CZ0 = 0 моль/л;

Концентрация катализатора K CK = 0,1 моль/л;

Температура опыта t = 70ºC.

Результаты опыта 1:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В, моль/л

1

0

0

2

10

0,9331

3

20

1,7061

4

30

2,3441

5

40

2,7373

6

50

3,0202

7

60

3,3826

8

70

3,6044

9

80

3,992

10

90

3,8006

Результаты опыта 2:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В, моль/л

1

0

0

2

10

0,9614

3

20

1,6696

4

30

2,3788

5

40

2,6102

6

50

3,0348

7

60

3,3432

8

70

3,5957

9

80

3,916

10

90

3,9614

Результаты опыта 3:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В, моль/л

1

0

0

2

10

0,9865

3

20

1,6681

4

30

2,2973

5

40

2,673

6

50

3,1515

7

60

3,4133

8

70

3,5489

9

80

3,7853

10

90

4,0103

Результаты опыта 4:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В, моль/л

1

0

0

2

10

0,9371

3

20

1,7043

4

30

2,3011

5

40

2,8485

6

50

3,1837

7

60

3,5277

8

70

3,6486

9

80

3,7255

10

90

3,9524

Результаты опыта 5:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В CB, моль/л

1

0

0

2

10

0,9662

3

20

1,6504

4

30

2,2357

5

40

2,7338

6

50

3,2881

7

60

3,3214

8

70

3,5227

9

80

3,9

10

90

3,9049

Результаты опыта 6:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В, моль/л

1

0

0

2

10

0,9326

3

20

1,6842

4

30

2,2774

5

40

2,7889

6

50

3,1798

7

60

3,3944

8

70

3,7355

9

80

3,9091

10

90

3,9905

Результаты опыта 7:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В, моль/л

1

0

0

2

10

0,9446

3

20

1,7177

4

30

2,3055

5

40

2,6339

6

50

3,0917

7

60

3,3752

8

70

3,5647

9

80

3,8831

10

90

3,8788

Находим критерий воспроизводимости Sвоспр2 для данного параметра (концентрации СВ) при τ = 90 c. по формуле:

, где СВ - среднее значение из n1 измерений величины CB, где i - номер данного измерения из n1 измерений (в нашем случае n1 = 7).

.

CB = (3,8006+3,9614+4,0103+3,9524+3,4049+3,9905+3,8788)/7 = 3,9315.

Показатели

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Опыт 4

Опыт 5

Опыт 6

Опыт 7

СВ, моль/л.

3,8006

3,9614

4,0103

3,9524

3,9049

3,9905

3,8788

СВВi, моль/л.

-0,12552

0,03528

0,08418

0,02628

-0,02122

0,06438

-0,04732

ВВi)2, моль22.

0,015755

0,001245

0,007086

0,000691

0,00045

0,004145

0,002239

Sвоспр2 = 5,2733·10-3 моль22.

Вывод: После проведения данных опытов мы определили общую зависимость концентрации наблюдаемого реагента В СВ от времени τ, прошедшего после начала реакции и критерий воспроизводимости Sвоспр2 для данного измеряемого в ходе этих и последующих опытов параметра - концентрации СВ, на которые мы можем полагаться в дальнейшем при проведении следующих опытов.

Опыт 8. Проверка данной реакции на присутствие некаталитической составляющей:

Условия опыта: Начальная концентрация реагента А CA0 = 4,5 моль/л

Начальная концентрация реагента Y CY0 = 0,01 моль/л;

Начальная концентрация реагента B CB0 = 0 моль/л;

Начальная концентрация реагента Z CZ0 = 0 моль/л;

Концентрация катализатора K CK = 0 моль/л;

Температура опыта t = 70ºC.

Результаты опыта:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта, с.

Концентрация реагента В CB, моль/л

1

0

0

2

10

0

3

20

0

4

30

0

5

40

0

6

50

0

7

60

0

8

70

0

9

80

0

10

90

0

Вывод: После проведения данного опыта мы определили, что в данной реакции отсутствует некаталитическая составляющая, т. к. продукт данной реакции - вещество В не появляется в данной реакционной системе при отсутствии в ней катализатора К.

Опыт 9. Проверка данной реакции на обратимость:

Условия опыта: Начальная концентрация реагента А CA0 = 4,5 моль/л

Начальная концентрация реагента Y CY0 = 0,01 моль/л;

Начальная концентрация реагента B CB0 = 0 моль/л;

Начальная концентрация реагента Z CZ0 = 0 моль/л;

Концентрация катализатора K CK = 0,1 моль/л;

Температура опыта t = 70ºC.

Результаты опыта:

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта, с.

Концентрация реагента В CB, моль/л

1

0

0

2

1000

4,3685

3

2000

4,5945

4

3000

4,4989

5

4000

4,508

6

5000

4,3341

7

6000

4,3401

8

7000

4,4534

9

8000

4,4786

10

9000

4,5846

Вывод: После проведения данного опыта мы определили, что данная реакция является необратимой, поскольку при времени τ, прошедшей после начала реакции, стремящейся к бесконечности, концентрация продукта данной реакции - вещества В становится равной концентрации исходного реагента данной реакции - вещества А (т. к. по условию данного задания концентрация Y в реакционной системе постоянна и стехиометрический коэффициент в уравнении данной реакции для вещества А равен стехиометрическому коэффициенту для вещества В), и следовательно, при осуществлении последующих опытов разрешается брать избытки компонентов исходной реакционной смеси - реагентов А и Y.

Опыт 10. Проверка данной реакции на автокаталитичность по продукту В:

Условия опыта: Начальная концентрация реагента А CA0 = 4,5 моль/л

Начальная концентрация реагента Y CY0 = 0,01 моль/л;

Начальная концентрация реагента B CB0 = 4 моль/л;

Начальная концентрация реагента Z CZ0 = 0 моль/л;

Концентрация катализатора K CK = 0,1 моль/л;

Температура опыта t = 70ºC.

Результаты опыта :

№ измерения

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

Концентрация реагента В CB, моль/л

1

0

4

2

10

4,8065

3

20

5,7746

4

30

6,249

5

40

6,8499

6

50

7,1706

7

60

7,5135

8

70

7,5497

9

80

7,7638

10

90

8,1512

Предположим, что наличие в данной реакционной системе реагента В не влияет на ход реакции. Доказываем эту гипотезу.

Находим критерий адекватности Sад2 для данного параметра (концентрации СВ) по формуле:

, где СВi.1 - значение СВ для опыта 1, СВi.8 - значение СВ для опыта 8, где i - номер данного измерения из n2 измерений (в нашем случае n2 = 10).

Время, прошедшее после начала опыта τ, с.

СВi.1, моль/л

СВi.8, моль/л

0

0

4

10

0,92

4,9667

20

1,7

5,7333

30

2,3

6,3333

40

2,7933

6,7933

50

3,1933

7,1333

60

3,4667

7,4133

70

3,7

7,6467

80

3,8667

7,8467

90

4,0133

8,1

Sад2 =2,9086·10-2 моль22.

Проверяем адекватность данной гипотезы, рассчитывав критерий Фишера Fоп по формуле:

, если Sад2 > Sвоспр2 , или , если Sад2 < Sвоспр2

и сравнив его с табличным значением, взятым из [1].

Fоп=2,9086·10-2/5,2733·10-3 = 5,5157.

При faд = nад-2 = 10 - 2 = 8, fвоспр = nвоспр - 1 = 7 - 1 = 6 и уровне значимости α = 0,01:

Fтабл = 8,1.

Так как Fтабл > Fоп , то данная гипотеза о том, что наличие в данной реакционной системе реагента В не влияет на ход реакции, верна.

Вывод: После проведения данного опыта мы определили, что данная реакция не является автокаталитической по продукту В.

Общий вывод: После проведения предварительных экспериментов мы установили общий характер данной реакции, а именно: она является необратимой, неавтокаталитической по продукту B и не имеет некаталитической составляющей и, следовательно, является простой.

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

Оставленные комментарии видны всем.