Степень превращения

Степень превращения– это отношение количества реагента, который вступил в реакцию, к его исходному количеству.

Например для простой необратимой реакции типа степень превращения выражается уравнением:

, (1.2)

где Х_А– степень превращения реагента А

N_A,0– количество исходного реагента в начале процесса

N_A - в конце процесса

Степень превращения выражают в частях или в %, в последнем случае:

(1.3)

Из уравнение (1.2) вытекает, что

N_А= N_А,0 ( 1- Х_А) (1.4).

Если протекает реакция

то ,,

Используя степень превращения, можно определить количество продуктов R, и S, кото рые образовались в результате такой реакции, не осложненной наличием побочных взаимодействий. Количество продуктов N_R и N_S и реагентов, которые вступили в реакцию, связаны между собой соотношением:

где: нормированные коэффициенты, которые учитывают стехиометрию реакции и равныотношению стехиометрическогоо коэффициента продукта к стехиометрическому коэффициенту реагента.

Если реакция протекает без изменения объема, то

(1.4)

где С_А,О и С_А – концентрации исходного реагента А в начале и в конце процесса.

Из уравнения (4), находим

С_А= С_А,0( 1 – Х_А ) (1.5)

В тех случаях, когда объем реакционной смеси изменяется в ходе процесса, в функциональную зависимость вводят относительное изменение объема системы которое выражается уравнением:

(1.6)

где ε_А– относительное изменение объема системы

V_XA=0, V_XA=1 - объем реакционной смеси при Х_А=0 и Х_А =1

В частном случае - при линейном изменении объема реакционной смеси во времени - зависимость V - от степени превращения можно записать:

V = V₀( 1 + ε Х_А) (1.7)

С учетом уравнений (1.3) и (1.7) текущая концентрация исходного реагента может быть выражена в виде:

но

поэтому (1.8)

или (1.9)

Значение отношения для реакции

определяют по уравнению

где β – доля стехиометрической смеси исходных реагентов в реакционной смеси.

Пример 3

Конверсия метана с водяным паром протекает по уравнению:

Определите степень превращения СН,если его содержание на входе 20% об., а на выходе из реактора 10% об.

Решение

Так как реакция идет с изменением числа молей, то

( = 0.20 + 0.20 = 0.40

=1,40-1 =-0,40

Пример 3а

Определите степень превращения СО по реакции:

СО + 2 НСНВОН

На вход в реактор подается смесь стехиометрического состава, а на выходе из реактора смесьсодержит 20% об. СНОН

Решение

Так как реакция идет с изменением числа молей, то

При стехиометрическом составе ε =1

=0,333-1=-0,666

Пример 4

Определите степень превращения Cl₂по реакции

СО + Cl₂COCl₂

Если на вход в реактор подается смесь стехиометрического состава, а на ввходе содержание COCl₂60%

Решение

Так как реакция идет с изменением числа молей, то

При стехиометрическом составе ε =1

=0,5-1= -0,5