Определение кинетических характеристик для простых односторонних реакций

I. 2 NH3(г) → N2(г) + 3Н2(г)
Концентрации исходного вещества можно заменить его парциальными давлениями:
Выразим парциальное давление аммиака через общее давление системы: пусть х – убыль парциального давления аммиака в системе к моменту времени t. Тогда к моменту t РN2 = ½ х, РН2 = 3/2 х; РNH3 = Р0 – х. Общее давление системы:
Рt = 12x + 32x + P0 – x = P0 + x;
Х = Рt – Р0;
РNH3 = Р0 – х = Р0 – Рt + Р0 = 2 Р0 – Рt.
Из равенства «Рt = P0 + x» следует, что величина х равна заданному в условии значению повышения давления системы Р.
Рассчитаем давление РNH3 = в каждый момент времени t:
1 Пa = 0,0075006375541921 мм рт.ст
Р0 = 200 мм рт ст/ 0,0075006375541921 = 26664,4 Па.
t, мин РNH3, Па
1,7 26664,4 - 1466,3 = 25198,1
3,3 26664,4 - 2945,9 = 23718,5
6,7 26664,4 - 5865,2 = 20799,2
10,0 26664,4 - 8837,8 = 17826,6
13,3 26664,4 - 11717,0 = 14947,4
16,7 26664,4 - 14663,0 = 12001,4
II. Для определения порядка реакции графическим способом построим графики зависимостей:
1. РNH3 = f(t);
2. ln РNH3 = f(t);
3 . 1/ РNH3 = f(t);
4. 1/ (РNH3)2 = f(t).
Произведем необходимые расчеты, представим их для удобства в таблице:
t, мин РNH3 ln РNH3 1/ РNH3, *10-5 1/ (РNH3)2,*10-9
1,7 25198,1 10,13 3,97 1,57
3,3 23718,5 10,07 4,22 1,78
6,7 20799,2 9,94 4,81 2,31
10,0 17826,6 9,79 5,61 3,15
13,3 14947,4 9,61 6,69 4,48
16,7 12001,4 9,39 8,33 6,94

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1 Зависимость РNH3 = f(t);
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2 Зависимость ln РNH3 = f(t);
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3 Зависимость 1/ РNH3 = f(t);
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 4 Зависимость 1/ Р2NH3 = f(t);
Зависимость имеет линейный характер только для случай «1» (рисунок 1), порядок реакции нулевой. Константа скорости реакции нулевого порядка не зависит от концентрации реагента. Найти ее можно подстановкой в выражение:
Допуская, что свойства газов близки к идеальным, объем постоянен и
Рi = CiRT
k1 = 1t*(C0 – C) = 1tRT*(P0 – P) = 11,7*8,314Т*1466,3 = 103,7/Т (кмоль/Т*м3*мин);
k2 = 13,3*8,314Т*2945,9 = 107,4/Т (кмоль/Т*м3*мин);
k3 = 16,7*8,314Т*5865,2 = 105,3/Т (кмоль/Т*м3*мин);
k4 = 110*8,314Т*8837,8 = 106,3/Т (кмоль/Т*м3*мин);
k5 = 113,3*8,314Т*11717,0 = 105,96/Т (кмоль/Т*м3*мин);
k6 = 116,7*8,314Т*14663 = 105,6/Т (кмоль/Т*м3*мин);
kср = 105,7/Т (кмоль/Т*м3*мин);
III