В реакторе при постоянном объеме V = 1 м3 и температуреТ протекает газофазная реакцияА. В таблице 4.2.1 для этой реакции приведены результаты измерений общего давления реакционной смесиР в зависимости от времени её протекания t. (Решение → 26288)

Заказ №38753

Задание 4.2.1 В реакторе при постоянном объеме V = 1 м3 и температуреТ протекает газофазная реакцияА. В таблице 4.2.1 для этой реакции приведены результаты измерений общего давления реакционной смесиР в зависимости от времени её протекания t. На основании данных таблицы 4.2.1 исследуйте кинетику реакцииA и определите кинетические параметры: порядок реакции, константу скорости, период полупревращения. Выполняя задание, придерживаясь следующего плана действий: а) используя понятие о химической переменной ξ , выведите формулу, связывающую парциальное давление исходного вещества с общим давлением реакционной смеси; б) рассчитайте парциальное давление и молярную концентрацисходного вещества в реакции А указанные промежутки времени t; в) на основании результатов вычислений постройте графзависимостей С =f(t), lnС =f(t), 1/С =f(t), 1/С2 =fг) проведите анализ графических зависимостей и определите порядок реакцииА; д) определите порядок реакции методом подстановки; е) напишите кинетическое уравнение для реакцииА в дифференциальной и интегральной формах, вычислите значения константы скоростиk реакцииAв указанные промежутки времени. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод. Еслиk меняется мало – усредните ее значение; ж) определите период полупревращения t1/2 и время t15% за которое прореагирует 15 % исходного вещества при температуре T; з) найдите концентрацию исходного вещества в момент времени t1 от начала реакции.

Решение:

Рассмотрим решение задания на примере реакции N2O5 = N2O4 + 0.5O2 Для идеального газа параметры состояния связаны уравнением Клапейрона-Менделеева, из которого следует: n = PV/RT ∆n(N2O5) = - α ∆n(N2O4) = + α ∆n(O2) = + 0.5α Количество вещества, моль N2O5 N2O4 + 0.5 O2 начальное n0,i, no(N2O5 ) 0 0 изменение к моменту времени t ni -ζ +ζ + 0.5ζ в момент времени t ni no(N2O5)-ζ ζ 0.5ζ Формула для расчета концентрации исходного вещества в различные промежутки времени на основании величины общего давления примет вид: С(N2O5) = (2𝑃𝑜−𝑃𝑡) 𝑅𝑇 Результаты вычислений концентрации пентаоксида азота поместим в таблицу: С(N2O5) = (2∗75890−75890) 8,314∗326 = 28.0 С(N2O5) = (2∗75890−82420) 8,314∗326 = 25.59 С(N2O5) = (2∗75890−88620) 8,314∗326 = 23.3 С(N2O5) = (2∗75890−97910) 8,314∗326 = 19.88 С(N2O5) = (2∗75890−107380) 8,314∗326 = 16.38 С(N2O5) = (2∗75890−109900) 8,314∗326 = 15.45 Время, t, c 0 150 325 700 1400 1800 Общее давление при Т = 326 К Ро = 75890 82420 88620 97910 107380 109900 С(N2O5), моль/м3 28.0 25.59 23.3 19.88 16.38 15.45 Для определения порядка реакции графическим методом вычислим значения логарифма концентрации N2O5, обратной концентрации N2O5 и квадрата обратной концентрацииN2O5 в указанные промежутки времени t от начала реакции. Время, t, c 0 150 325 700 1400 1800 ln C 3.33 3.24 3.62 3.79 3.94 3.97 1/С(N2O5) 0.036 0.039 0.027 0.023 0.02 0.019 102 /C 3.57 3.91 2.67 2.26 1.95 1.88 1/C2 0.0013 0.0015 0.0007 0.0005 0.0004 0.00035 103 /C2 1.28 1.53 0.72 0.51 0.38 0.35 Построим графики зависимости: