Курсовая работа: Кинетика химических реакций

С₅ = 0,3 моль / л0,5/285 = 1,75 * 10^-3 моль / л * с

Полученные данные сведем в табл.2.2

Таблица 2.2. Скорость реакции V_i при концентрациях C_i

Ci , моль / дм3	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3
Vi * 103 моль / л * с	6,62	5,66	4,06	2,97	1,75
lnCi	-0,357	-0,511	-0,693	-0,916	-1, 204
lnVi	-5,02	-5,17	-5,51	-5,82	-6,35

По данным табл.2.2 строим график в координатах "lnV - lnC " (рис.2), представляющей прямую. Значение "n ", равное тангенсу угла наклона этой прямой к оси абсцисс tgα , казалось равным - 0,65/0,4 = 1,625 ≈ 2.

Итак, порядок реакции второй.

Отрезок, который эта прямая отсекает на оси ординат, равен логарифму константы скорости при T₁ = 403 K ( lnK). Из графика на рис.2 lnK ≈ 4,4.

Данный метод определения порядка реакции может дать неверные результаты, т.к зависит от точности проведения касательной к кривой (рис.1). Поэтому для проверки определим порядок реакции по периоду полупревращения τ_0,5 , т.е. времени, в течение которого претерпевает превращение половина исходного вещества

С = С_0/ 2.

Период полупревращения (полураспада) связан с порядком реакции соотношением:

τ_0,5 = (2 ^n-1 -1) * С₀ ^{1- n} / К ( n-1) ( 9)

Логарифмируя выражение (9 ) и обозначив (2 ^n-1 -1) / К ( n-1) = B , получим

ln τ _0,5 = lnB - (n - 1) * lnC₀ (10)

Уравнение (10 ) имеет вид прямой в координатах "l n τ_0,5 - lnC₀ ". Тангенс угла наклона этой прямой есть "n - 1 " или n = tgα + 1 . Определить период полупревращения при различных исходных концентрациях можно на рис.1. Например, при исходной концентрации C_{0 (1)} = 1 моль / л концентрация вещества A уменьшается до значения 0,5 моль / л за 70 с , т.е. τ_{0,5 (1)} = 70 с .

Если за исходную концентрацию взять С_{0 (3)} = 0,8 моль / л , то уменьшение концентрации в 2 раза происходит за 82 с и т.д. Аналогичным образом определим τ_{0,5 (i)} при концентрациях

С_{0 (2)} = 0,9 моль / л, С_{0 (4)} = 0,7 моль / л, C_{0 (5)} = 0,6 моль / л.

Данные сведем в табл.2.3

Таблица 2.3. Период полупревращения τ_{0,5 ( i)} при различных исходных концентрациях С_{0 (i)}

C0 (i), моль / л	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
τ0,5 (i), с	70	77	82	85	86
lnC0 (i)	0	-0,105	-0,223	-0,357	-0,511
lnV0 ( i)	4,25	4,34	4,41	4,44	4,45

По данным табл.2.3 строим график в координатах "l n τ_0,5 - lnC₀ " (рис.3). Он представляет прямую линию, значение

tgα = 0,41/0,50 = 0,82 . Отсюда n = tgα + 1 ≈ 2.

Оба способа дали одинаковое значение порядка реакции. Подставив значение n = 2 в уравнение (7 ) получим кинетическое уравнение для рассматриваемой реакции:

Kτ = (1/С) - (1/С₀ ) ( 11)

Зная исходные С_{0 ( i)} и текущие С _i концентрации по уравнению (11 ) можно рассчитать константы скорости при различных температурах. Значения исходных и текущих концентраций через 70 с от начала реакции возьмем из табл.2.1

ри T₁ = 403 К

K₁ = (1/70) [ (1/0,50) - (1/1)] = 14,29 * 10^-3

При T₂ = 406 К

K₂ = (1/70) [ (1/0,42) - (1/1)] = 19,73 * 10^-3

При T₃ = 410 К