Практикум по гетерогенной химической кинетике (стр. 2 )

Рассчитаем тангенсы углов наклона прямых, которые соответствуют температурным константам скорости:

tgj413K = 0,29/960 = 3,02*10-4 c-1

tgj533K = 0,52/960 = 5,42*10-4 c-1

tgj588K = 0,61/960 = 6,35*10-4 c-1

tgj643K = 0,71/960 = 7,40*10-4 c-1

По полученным температурным константам скорости строим график в координатах уравнения Аррениуса:

T	1/T *103	kT *104	lnkT
413	2,42	3,02	-8,11
533	1,88	5,42	-7,52
588	1,70	6,35	-7,36
643	1,56	7,40	-7,21

Из графика следует, что lnKo = -5, тогда К0 = 6,6*10-3 с-1. Энергию Активации находим по тангенсу угла наклона прямой линии E/R= tgj = 3/ 2,25*10-3 = 1333. Отсюда находим величину энергии Активации Е = 1333R = 11083 Дж.

Полученные значения константы скорости и энергии Активации подставляем в исходное уравнение:

Зависимость степени превращения от времени для данного процесса выглядит следующим образом:

Подставляя в полученное уравнение желаемые температуру и время можно вычислить степень превращения исходного вещества в продукт при заданных условиях.

Энергия Активации процесса составила величину 11 кДж/моль. Процесс протекает во внешнедиффузионной области реагирования, что обусловлено малой концентрацией фтора в реакционном газе. Интенсифицировать процесс в области внешней диффузии можно увеличением концентрации газа и повышением скорости газового потока.

Задачи

1.

Рассчитать кинетические константы, вывести кинетическое уравнение, определить область реагирования и факторы влияющие на интенсификацию реакции для процесса термического разложения гилроксида магния по реакции:

Mg(OH)2 → MgO + H2O

Экспериментальные данные представленные в виде зависимости степени реагирования от времени приведены в таблице.

T, oC	300	285	265	250
τ, мин	50	100	150	200	50	100	150	200	50	100	150	200	50	100	150	200
α,%	86	98	100	100	81	90	98	100	51	78	85	90	25	50	66	75

2.

Рассчитать кинетические константы, вывести кинетическое уравнение, определить область реагирования и факторы влияющие на интенсификацию реакции для процесса восстановления оксида кадмия водородом по реакции:

CdO + H2 → Cd + H2O

Экспериментальные данные представленные в виде зависимости степени реагирования от времени приведены в таблице.

T, oC	380	370	350	330
τ, мин	12	25	37	50	12	25	37	50	12	25	37	50	12	25	37	50
α,%	50	78	98	100	35	59	75	86	26	50	63	75	13	27	40	52

3.

При нагревании выше 14оС олово постепенно переходит из кубической модификации (серое олово) в тетрагональную модификацию (белое олово), вначале процесс идёт медленно и только при температуре выше 35оС аллотропное превращение практически завершается.

Рассчитать кинетические константы, вывести кинетическое уравнение, определить область реагирования и факторы влияющие на интенсификацию реакции для процесса аллотропного превращения серого олова в белое по реакции:

α-Sn → β-Sn

Экспериментальные данные представленные в виде зависимости степени реагирования от времени приведены в таблице.

T, oC	35	32	30	27
τ, мин	12	25	37	50	12	25	37	50	12	25	37	50	12	25	37	50
α,%	82	97	99	100	75	91	96	99	32	77	90	95	8	16	30	38

4.

Рассчитать кинетические константы, вывести кинетическое уравнение, определить область реагирования и факторы влияющие на интенсификацию реакции для процесса восстановления оксида меди водородом по реакции:

CuO + H2 → Cu + H2O

Экспериментальные данные представленные в виде зависимости степени реагирования от времени приведены в таблице.

T, oC	160	145	135	125
τ, мин	25	50	75	100	25	50	75	100	25	50	75	100	25	50	75	100
α,%	75	92	98	100	50	83	93	98	24	57	77	88	22	38	56	70

5.