Задачи Крюкова / Кинетика 15
.docx1. Для реакции димеризации бутадиена 2C4H6 → C8H10 при температуре 600 К давление в реакторе постоянного объема изменяется, как показано в таблице:
Определите порядок реакции. В начальный момент времени в реакторе находился только бутадиен.
Решение:
p пропрорционально концентрации, поэтому можно производить расчёт по нему. С учётом стехиометрических коэффициентов заисываем:
t/ p вещества |
C4H6 |
C8H10 |
|
|
|
|
|
|
где Р- общее давление в реакторе( табличное зн, - начальное давление исходного вещества, р – давление исходного вещества в любой момент времени
t, мин |
0 |
3,25 |
6,12 |
10,08 |
14,30 |
20,78 |
29,18 |
36,38 |
р, атм |
0,831 |
0,795 |
0,767 |
0,727 |
0,685 |
0,633 |
0,579 |
0,539 |
t, мин |
49,50 |
60,87 |
68,05 |
77,57 |
90,05 |
103,58 |
119,00 |
135,72 |
р, атм |
0,479 |
0,439 |
0,419 |
0,393 |
0,361 |
0,333 |
0,309 |
0,283 |
для нахождения скорости реакции необходимо расчитать k:
t, мин |
0 |
3,25 |
6,12 |
10,08 |
14,30 |
20,78 |
29,18 |
36,38 |
|
|
0,0136 |
0,0095 |
0,0094 |
0,0090 |
0,0087 |
0,0080 |
0,0074 |
|
|
0,0168 |
0,0164 |
0,0171 |
0,0179 |
0,0181 |
0,0179 |
0,0179 |
|
|
0,0206 |
0,0206 |
0,0220 |
0,0252 |
0,0252 |
0,0263 |
0,0274 |
t, мин |
49,50 |
60,87 |
68,05 |
77,57 |
90,05 |
103,58 |
119 |
135,72 |
|
0,0111 |
0,105 |
0,0101 |
0,0097 |
0,0093 |
0,0088 |
0,0083 |
0,0079 |
|
0,0179 |
0,0177 |
0,0174 |
0,0173 |
0,0174 |
0,0174 |
0,0171 |
0,0172 |
|
0,0294 |
0,0307 |
0,0312 |
0,0324 |
0,0346 |
0,0365 |
0,0379 |
0,0407 |
,
,
,
Величина k
должно быть неизменной,
со временем уменьшается,
-
увеличивается, следовательно подходит
Среднее значение:
Ответ: реакция второго порядка.
2. Установлено, что реакция второго порядка (один реагент) завершается на 75 % за 92 мин при исходной концентрации реагента 0,24 моль/л. Какое время потребуется, чтобы при тех же условиях концентрация реагента достигла значения 0,14 моль/л?
Решение:
Вывод зависимости k от концентрации и времени для реакции второго порядка:
А+B→продукты
,
Рассчитываем k:
Пусть прореагировало 0,75⋅
моль/ л, тогда
Рассчитываем t:
Ответ:
.
3. Реакция первого порядка при температуре 70 оС завершается на 40 % за 60 минут. При какой температуре реакция завершится на 80 % за 120 минут, если энергия активации равна 60 кДж/моль?
Решение:
T=70 оС=343 K
=60
кДж/моль =
Дж/моль
Вывод зависимости k от концентрации и времени для реакции первого порядка:
А→продукты
Пусть
прореагировало 0,4⋅
моль/ л, тогда
Пусть
прореагировало 0,8⋅
моль/ л, тогда
Для нахождения температуры воспользуем уравнением Аррениуса:
Проинтегрируем:
Ответ:
.