Курсовая работа: Кинетика химических реакций
При T4 = 417 К
K4 = (1/70) [ (1/0,24) - (1/1)] = 45,24 * 10-3
Зависимость константы скорости от температуры описывается уравнением Аррениуса:
K = K0 * e- E / ( RT) ( 12)
K0 - предэкспоненциальный множитель;
e- основание натурального логарифма;
E- энергия активации;
R- универсальная газовая постоянная;
T- температура.
В нешироком интервале температур (до 200 градусов) величины K0 и E изменяются незначительно и их можно считать постоянными. Таким образом, чтобы определить константу скорости при любой температуре необходимо знать величины K0 и E, которые можно определить графически. Прологарифмируем уравнение (12 ).
LnK = LnK0 - E / RT (13)
В координатах "LnK- 1/ T " график этой функции представляет собой прямую линию.
Для построения графика все данные сведем в табл.2.4
| K * 103 , л / моль * с | 14,29 | 19,73 | 26,53 | 45,24 |
| T, K | 403 | 406 | 410 | 417 |
| (1/T) * 10-3 , K-1 | 2,481 | 2,463 | 2,439 | 2,398 |
| LnK | -4,25 | -3,93 | -3,63 | -3,10 |
По данным табл.2,4. строим график в координатах "LnK- 1/ T" (рис.4). Тангенс угла наклона полученной прямой к оси абсцисс определяет E :
tgα = - Е / R (14), E = - R * tgα = - 8,31 * (-13750) = 114263 Дж / моль
Значение множителя K0 найдем из уравнения (13 ), подставив в него любую пару значений LnK и 1/Т из табл.2.4 Например, при Т = 403 К .
LnК0 = LnК + Е / RT1 = - 4,25 + (114263/8,31) * 2,481 * 10-3 = 29,864 .
Откуда К0 = 9,33 * 1012 л / моль * с .
Итак, все постоянные в уравнении (12) известны. Находим K5 при
Т = 395 К.
K5 = 9,33 * 1012 * е-114263/ (8.31 * 395) = 9,33 * 1012 * 7,63 * 10-16 = 7,12 * 10-3 л / моль * с
Используя формулу (11 ), рассчитываем время, за которое 60% вещества превратятся в продукты реакции при 395 K . Так как исходная концентрация вещества равна 1,0 моль / л , тo в искомый момент времени τ x текущая концентрация будет
Cx = 0,40 * С0 = 0,40 * 1,0 = 0,40 моль / л.
Отсюда по уравнению (11):
τ = ( (l / C) - (l / C0 )) / K5 = ( (l / 0,40) - (l / l)) / 7,12 * 10-3 = 211 с
Итак, при температуре 395 K 60% исходного вещества превратится в продукты реакции за 211 с .
2.3 Работа 3
При адсорбции уксусной кислоты из 200 мл водного раствора на 4 г активированного угля при 200 C получены следующие данные (табл.2.5).
Установить, каким из адсорбционных уравнений (Фрейндлиха-Зельдовича или Лангмюра) описывается данный случай. Найти постоянные в соответствующем уравнении, а также равновесную концентрацию раствора (C5 ), если исходная концентрация была равна
C0,5 = 0,56 моль / л (температура раствора 200 С , масса адсорбента 4 г ).