Фх дз. Формальна кинетика

• Название: Формальна кинетика
• Дата: 22.12.2021
• Размер: 81.45 Kb.
• Имя файла: Фх дз.docx
• Тип: Документы; #314506

Домашняя работа №1

на тему: «Формальна кинетика»

Студент:

Группа:

Вариант: 93

Дано

330 К		360 К		380 К
t, с	С, моль/м^3	t, с	С, моль/м^3	t, с	С, моль/м^3
0	1,0E+01	0	5,0E+01	0	1,0E+01
60	7,7E+00	360	3,6E+01	2412	8,7E+00
120	6,0E+00	720	2,6E+01	4788	7,6E+00
180	4,6E+00	1080	1,9E+01	7200	6,6E+00
240	3,6E+00	1440	1,4E+01	9612	5,7E+00
300	2,8E+00	1800	1,0E+01	11988	5,0E+00
360	2,1E+00	2160	7,4E+00	14400	4,3E+00
420	1,6E+00	2520	5,4E+00	16812	3,7E+00
480	1,3E+00	2880	3,9E+00	19188	3,3E+00
540	9,8E-01	3240	2,9E+00	21600	2,8E+00

Построим графики концентрационно-временных зависимостей при каждой температуре.





Пункт 1

1)Метод Вант-Гоффа. Для дальнейших расчетов выбираем концентрационно-временную зависимость при Т = 380 К.Построим касательные к кривой в 2 точках: при t= 36с0, t= 1080с для определения скорости реакции в эти промежутки времени. Формула для расчета скорости реакции:

𝜔 = − 𝑑𝐶/𝑑𝑡

ω1(t= 360с) = 0,033

ω2(t= 1080 c) = 0,016

Тогда порядок реакции можно найти, построив графикв координатах ln(ω) и ln(C).

ln(𝜔) = 𝑛 ∗ 𝑙𝑛(𝐶)

Вычислим необходимые параметры для построения графика

Время, с	С, моль/м3	𝜔, моль/(м3*с)	ln(𝜔)	𝑙𝑛(𝐶)
360	36,000	0,034	-3,3814	3,5835189
1080	19,000	0,0194	-3,9425	2,944439
1440	14,000	0,013	-4,3820	2,6390573
2160	7,400	0,0116	-4,4568	2,00148

Из графика видно, что порядок реакции n=0,707≈1

2) Метод полупревращений. Для дальнейших расчетов выбираем концентрационно-временную зависимость при Т =400 К.

По этому методу порядок реакции можно найти, построив график в координатах 𝑙𝑛(t_1/2) и 𝑙𝑛(C).

𝑙𝑛(𝑡_1/2) = (1 − 𝑛) ∗ 𝑙𝑛(𝐶)

Рассчитаем необходимые параметры для построения графика зависимости логарифма времени полупревращения от логарифма концентрации:

С, моль/л	С/2,моль/л	t1/2, c	lnC	ln(t1/2)
10	5,00E+00	165	2,30	5,11
8,00E+00	4,00E+00	160	2,08	5,08
4,00E+00	2,00E+00	145	1,39	4,98
2,00E+00	1,00E+00	165	0,69	5,19

Из графика видно, что 0,009=1-n, тогда порядок реакции n = 0,991≈ 1. Итак, вычисленный порядок реакции равен 1.

Задача №2.

1) Проверим полученный порядок реакции

Для этого построим концентрационно-временные зависимости для порядков n₁ = 0,5, n = 3 и n₂ = -0,5 при каждой из данных температур.

Рассчитаем необходимые параметры:

C^(1-n1) = C^(0,5)

C^(1-n2) = C^(-0,5)

С=lnC

T=400K

Время, сек	C^(0,5)	C^(-0,5)	ln ( C )
0	3,16E+00	3,16E-01	2,30
60	2,77E+00	3,60E-01	2,04
120	2,45E+00	4,08E-01	1,79
180	2,14E+00	4,66E-01	1,53
240	1,90E+00	5,27E-01	1,28
300	1,67E+00	5,98E-01	1,03
360	1,45E+00	6,90E-01	0,74
420	1,26E+00	7,91E-01	0,47
480	1,14E+00	8,77E-01	0,26
540	9,90E-01	1,01E+00	-0,02

T=380K

Время, сек	C^(0,5)	C^(-0,5)	lnC
0	7,07E+00	1,41E-01	3,91
360	6,00E+00	1,67E-01	3,58
720	5,10E+00	1,96E-01	3,26
1080	4,36E+00	2,29E-01	2,94
1440	3,74E+00	2,67E-01	2,64
1800	3,16E+00	3,16E-01	2,30
2160	2,72E+00	3,68E-01	2,00
2520	2,32E+00	4,30E-01	1,69
2880	1,97E+00	5,06E-01	1,36
3240	1,70E+00	5,87E-01	1,06

T=350K

Время, сек	C^(0,5)	C^(-0,5)	ln ( C )
0	3,2E+00	3,2E-01	2,30
2412	2,9E+00	3,4E-01	2,16
4788	2,8E+00	3,6E-01	2,03
7200	2,6E+00	3,9E-01	1,89
9612	2,4E+00	4,2E-01	1,74
11988	2,2E+00	4,5E-01	1,61
14400	2,1E+00	4,8E-01	1,46
16812	1,9E+00	5,2E-01	1,31
19188	1,8E+00	5,5E-01	1,19
21600	1,7E+00	6,0E-01	1,03

Графики представляют прямую линию в координатах ln(С) от t.

Следовательно, порядок реакции равен 1.

1. 
   Расчет констант скоростей реакции.
   

Для реакций первого порядка константа скорости реакции рассчитывается по формуле:

)

Для расчета графическим методом необходимо построить график в координатах ln(С) от t.

Рассчитаем необходимые параметры для построения графиков.

T=400 K

t, c	С, моль\м3	ln(С)	k, c-1
0	1,0E+01	2,303
60	7,7E+00	2,041	4,4E-03
120	6,0E+00	1,792	4,3E-03
180	4,6E+00	1,526	4,3E-03
240	3,6E+00	1,281	4,3E-03
300	2,8E+00	1,030	4,2E-03
360	2,1E+00	0,742	4,3E-03
420	1,6E+00	0,470	4,4E-03
480	1,3E+00	0,262	4,3E-03
540	9,8E-01	-0,020	4,3E-03

Исходя из графика, константа скорости реакции при Т = 400 К ^k1 ^{= 4,30E-03с-1 .}

Расчет константы скорости по формуле.

)=0.0043

T=380 K

t, c	С, моль\м3	ln(С)	k, c-1
0	5,0E+01	3,912023
360	3,6E+01	3,583519	9,1E-04
720	2,6E+01	3,258097	9,1E-04
1080	1,9E+01	2,944439	9,0E-04
1440	1,4E+01	2,639057	8,8E-04
1800	1,0E+01	2,302585	8,9E-04
2160	7,4E+00	2,00148	8,8E-04
2520	5,4E+00	1,686399	8,8E-04
2880	3,9E+00	1,360977	8,9E-04
3240	2,9E+00	1,064711	8,8E-04

Исходя из графика, константа скорости реакции при Т = 380 К ^k1 ^{= 8,79E-04с-1 .}

Расчет константы скорости по формуле.

)=0.0008788

T=350 K

t, c	С, моль\м3	ln(С)	k, c-1
0	1,0E+01	2,302585
2412	8,7E+00	2,163323	5,8E-05
4788	7,6E+00	2,028148	5,7E-05
7200	6,6E+00	1,88707	5,8E-05
9612	5,7E+00	1,740466	5,8E-05
11988	5,0E+00	1,609438	5,8E-05
14400	4,3E+00	1,458615	5,9E-05
16812	3,7E+00	1,308333	5,9E-05
19188	3,3E+00	1,193922	5,8E-05
21600	2,8E+00	1,029619	5,9E-05

Исходя из графика, константа скорости реакции при Т = 350 К ^k1 ^{= 6E-05с-1.}

Расчет константы скорости по формуле.

)=0.0000589

Пункт 3.

1. 
   Расчет параметров уравнения Аррениуса.
   

Уравнение Аррениуса ^k=k∞<sup>*exp(-E/RT).

Необходимо найти k</sup>∞ ^{- предэкспоненциальный множитель и Е – энергию} активации.

Для нахождения этих параметров построим график в координатах ln(k) и 1/T.

Ti,K	Ki, с−1	1/Ti,K^-1	ln(Ki)
400	4,30E-03	2,50E-03	-5,45
380	8,79E-04	2,63E-03	-7,04
350	5,89E-05	2,86E-03	-9,74

Так, из уравнения прямой:

-12010 =24,57

Откуда, E = 99851,14Дж, k₀ = 4,68E+10c^-1
Пункт 4

T=360 K, , сек.

Т.к n=1 , то время полупревращения 0,208779

А скорость реакции , где С найдем из



Откуда С=1, тогда