Кинетика химических реакций - Химия курсовая работа

Главная

Химия
Кинетика химических реакций

Понижение температуры замерзания раствора электролита. Нахождение изотонического коэффициента для раствора кислоты с определенной моляльной концентрацией. Определение энергии активации и времени, необходимого для химической реакции между двумя веществами.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ КУРСОВАЯ РАБОТА
1.1 Работа 1 - Растворы электролитов
Рассчитать температуру замерзания водного раствора дихлоруксусной кислоты при ее концентрации C m = 1,300 , моль / кг если известно, что при ее концентрации С' m = 0,331 , моль / кг величина электродного потенциала водородного электрода при 0 0 C и давлении водорода 101,3 кПа составляет E 0 = - 0,066 B при расчете принять, что активности кислоты и ионов совпадают с их концентрациями, т.е. C mi = a i .
Исходные данные находятся в колонках табл.3.1
Текущая концентрация С A , моль / л
Чтобы решить задачу, необходимо определить вид кинетического уравнения реакции, т.е. найти значения константы скорости реакции K i для различных температур и порядок реакции " n ".
Для случая, когда С 0 ( A ) = C 0 ( B ) кинетическое уравнение в дифференциальной форме имеет вид:
где V - скорость химической реакции; K - константа скорости;
Интегрирование этого уравнения дает выражение:
K ф = ( 1/n-1) (1/С n -1 -1/С 0 n -1 ) ( 7 )
Зная порядок реакции " n ", константу скорости " K " и исходную концентрацию С 0 , можно решить поставленную задачу.
Порядок реакции удобно определить графически (рис.1). Для этого по данным табл.2.1 построим кривую изменения концентрации исходного вещества во времени при T 1 = 403 K .
Графически скорость реакции определяется как тангенс угла наклона касательной к кривой в выбранной точке. Логарифмируя уравнение V = K * C n , получим выражение
т.е. в координатах " lnV - lnC " график представляет собой прямую, тангенс угла которой определяет порядок реакции (рис.2). Для построения этого графика найдем пять значений скорости при произвольно выбранных концентрациях, моль / л :
C 1 = 0,7 ; С 2 = 0,6 ; С 3 = 0,5 ; С 4 = 0,4 ; С 5 = 0,3 .
В качестве примера на рис.1 проведена касательная к точке при С 4 = 0,4 моль / л , тангенс угла наклона ее к оси абсцисс равен 0, 7/ 236 = 2,97 * 10 -3 моль / л * с .
Аналогично определяем скорость и в других выбранных точках.
C 1 = 0,7 моль / л0, 9/ 136 = 6,62 * 10 -3 моль / л * с
С 2 = 0,6 моль / л0, 9/ 159 = 5,66 * 10 -3 моль / л * с
С 3 = 0,5 моль / л0, 8/ 197 = 4,06 * 10 -3 моль / л * с
С 5 = 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
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 tgб , казалось равным - 0,6 5/ 0,4 = 1,625 ? 2 .
Отрезок, который эта прямая отсекает на оси ординат, равен логарифму константы скорости при T 1 = 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 ф 0,5 , т.е. времени, в течение которого претерпевает превращение половина исходного вещества
Период полупревращения (полураспада) связан с порядком реакции соотношением:
ф 0,5 = ( 2 n -1 -1 ) * С 0 1- n / К ( n -1 ) ( 9 )
Логарифмируя выражение ( 9 ) и обозначив ( 2 n -1 -1 ) / К ( n -1 ) = B , получим
ln ф 0,5 = lnB - ( n - 1 ) * lnC 0 ( 10 )
Уравнение ( 10 ) имеет вид прямой в координатах " l n ф 0,5 - lnC 0 ". Тангенс угла наклона этой прямой есть " n - 1 " или n = tgб + 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. ф 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 ф 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 .
Таблица 2.3. Период полупревращения ф 0,5 ( i ) при различных исходных концентрациях С 0 ( i )
По данным табл.2.3 строим график в координатах " l n ф 0,5 - lnC 0 " (рис.3). Он представляет прямую линию, значение
tgб = 0,4 1/ 0,50 = 0,82 . Отсюда n = tgб + 1 ? 2 .
Оба способа дали одинаковое значение порядка реакции. Подставив значение n = 2 в уравнение ( 7 ) получим кинетическое уравнение для рассматриваемой реакции:
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
K 1 = (1/ 70 ) [ (1/ 0,50 ) - (1/ 1 )] = 14,29 * 10 -3
K 2 = (1/ 70 ) [ (1/ 0,42 ) - (1/ 1 )] = 19,73 * 10 -3
K 3 = (1/ 70 ) [ (1/ 0,35 ) - (1/ 1 )] = 26,53 * 10 -3
K 4 = (1/ 70 ) [ (1/ 0,24 ) - (1/ 1 )] = 45,24 * 10 -3
Зависимость константы скорости от температуры описывается уравнением Аррениуса:
K 0 - предэкспоненциальный множитель;
e - основание натурального логарифма;
R - универсальная газовая постоянная;
В нешироком интервале температур (до 200 градусов) величины K 0 и E изменяются незначительно и их можно считать постоянными. Таким образом, чтобы определить константу скорости при любой температуре необходимо знать величины K 0 и E, которые можно определить графически. Прологарифмируем уравнение ( 12 ).
В координатах " LnK - 1/ T " график этой функции представляет собой прямую линию.
Для построения графика все данные сведем в табл.2.4
По данным табл.2,4. строим график в координатах " LnK - 1/ T " (рис.4). Тангенс угла наклона полученной прямой к оси абсцисс определяет E :
tgб = - Е / R ( 14 ) , E = - R * tgб = - 8,31 * ( -13750 ) = 114263 Дж / моль
Значение множителя K 0 найдем из уравнения ( 13 ), подставив в него любую пару значений LnK и 1/Т из табл.2.4 Например, при Т = 403 К .
Ln К 0 = Ln К + Е / RT 1 = - 4,25 + ( 11426 3/ 8,31 ) * 2,481 * 10 -3 = 29,864 .
Откуда К 0 = 9,33 * 1012 л / моль * с .
Итак, все постоянные в уравнении (12) известны. Находим K5 при
K 5 = 9,33 * 10 12 * е -11426 3/ ( 8 .3 1 * 395 ) = 9,33 * 10 12 * 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 ф x текущая концентрация будет
C x = 0,40 * С 0 = 0,40 * 1,0 = 0,40 моль / л .
ф = ( (l / C) - (l / C 0 )) / K 5 = ( (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 .
Уравнение Фрейндлиха для адсорбции из раствора на твердом адсорбенте имеет вид:
где Г - адсорбция, т.е. масса адсорбированного вещества на ед. массы адсорбента,
моль / г ; С - равновесная концентрация раствора, моль / л ; К и n - постоянные при данной температуре. Прологарифмируем уравнение (15).
Если адсорбция описывается уравнениями Фрейндлиха-Зельдовича, то в координатах " Ln Г - lnC " график функции должен представлять прямую линию. Для проверки высказанного предположения рассчитаем величину адсорбции при различных концентрациях раствора:
Г i = ( C 0 i - C i ) * V / m , ( 17 )
где Г - число молей вещества, адсорбированного из V литров раствора на m граммах адсорбента при исходной и равновесной концентрациях C 0 i и C i соответственно.
После подстановки данных задачи ( m = 4 г , V = 0,2 л ) выражение ( 17 ) примет вид:
Найденные по уравнению ( 18 ) значения Г i , - вместе с величинами lnC i , ln Г i , C i / Г i сведем в табл.2.6
Таблица 2.6. Данные для построения изотерм адсорбции
График в координатах " Ln Г - lnC " представленный на рис.5 отличается от прямой, т.е. наш случай не описывается изотермой адсорбции Фрейндлиха-Зельдовича. Изотерма адсорбции Лангмюра имеет вид
где Z - число мест на адсорбенте; в - постоянная, зависящая от температуры.
При полном заполнении поверхности адсорбента молекулами
адсорбата Z = Г 0 предельной адсорбции. После подстановки в уравнение (19) и последующих преобразований его можно представить в линейной, удобной для графического представления, форме:
С / Г = (1/ вГ 0 ) + ( С / Г 0 ). ( 20 )
Если наш случай описывается изотермой Лангмюра, то в координатах С / Г = f ( c ) график должен представлять прямую. По данным табл.2.6 строим график (Рис.6).
Вид графика подтверждает наше предположение. Из графика определим постоянные:
Г 0 = ctga = 5,8 * 10 -3 , моль / г ; 1/ Г 0 В = 45 , B = 1/ ( 45 * 5,8 * 10 -3 ) = 3,83
Таким образом, изотерма адсорбции Лангмюра для рассматриваемого случая при 20 0 С имеет вид:
Г = 5,8 * 10 -3 * 3,83С / ( 1 + 3,83С ) ( 21 )
Перейдем к определению равновесной концентрации C 5 при исходной концентрации раствора C 05 = 0,56 моль / л .,
В соответствии с уравнениями ( 18 ) и ( 21 ) можно записать:
Г 5 = ( C 05 - C 5 ) / 20 = ( 0,56 - C 5 ) / 20
Приравняв правые части, решим полученное уравнение относительно C 5 :
( 0,56 - С 5 ) / 20 = 5,8 * 10 -3 * 3,83С / ( 1 + 3,83С )
( 0,56 - С 5 ) ( 1 + 3,83С ) = 5,8 * 10 -3 * 3,83С * 20
Равновесная концентрация C 5 = 0,484 моль / л .
Определение константы равновесия реакции. Вычисление энергии активации реакции. Осмотическое давление раствора. Схема гальванического элемента. Вычисление молярной концентрации эквивалента вещества. Определение энергии активации химической реакции. контрольная работа [21,8 K], добавлен 25.02.2014
Основные понятия и законы химической кинетики. Кинетическая классификация простых гомогенных химических реакций. Способы определения порядка реакции. Влияние температуры на скорость химических реакций. Сущность процесса катализа, сферы его использования. реферат [48,6 K], добавлен 16.11.2009
Определение содержания химической кинетики и понятие скорости реакции. Доказательство закона действующих масс и анализ факторов, влияющих на скорость химических реакций. Измерение общей энергии активации гомогенных и гетерогенных реакций, их обратимость. презентация [100,2 K], добавлен 11.08.2013
Изменение скорости химической реакции при воздействии различных веществ. Изучение зависимости константы скорости автокаталитической реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия от температуры. Определение энергии активации химической реакции. курсовая работа [270,9 K], добавлен 28.04.2015
Задачи химической кинетики, стадии химического процесса. Открытые и замкнутые системы, закон сохранения массы и энергии. Закон Гесса и его следствие, скорость реакций. Явление катализа, гомогенные, гетерогенные, окислительно-восстановительные реакции. курсовая работа [95,9 K], добавлен 10.10.2010
Методы построения кинетических моделей гомогенных химических реакций. Расчет изменения концентраций в ходе химической реакции. Сравнительный анализ численных методов Эйлера и Рунге-Кутта. Влияние температуры на выход продуктов и степень превращения. контрольная работа [242,5 K], добавлен 12.05.2015
Ознакомление с понятием и предметом химической кинетики. Рассмотрение условий химической реакции. Определение скорости реакции как изменения концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Изучение общего влияния природы веществ и температуры. презентация [923,5 K], добавлен 25.10.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Кинетика химических реакций курсовая работа. Химия.
Вступление К Сочинению Катерина
Как Оформляются Формулы В Курсовой
Сочинение Убеждающая Речь
Реферат: Трудовое воспитание в начальной школе
Итоговое Сочинение По А Адамовичу Смысл Жизни
Отчет по практике по теме Деятельность Кировского районного суда города Уфы
Сочинение Рассказ На Тему Дымковская Игрушка
Реферат по теме Робинзонада
Реферат: Организационная культура. Скачать бесплатно и без регистрации
Отчет по практике: Организация технологического процесса на предприятиях легкой промышленности
Реферат: Методы ограничения токов короткого замыкания. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Вольнолюбивая лирика А.С.Пушкина. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа по теме Основные этапы эволюции предмета психологии
Процедура в Европейском Суде по правам человека
Лабораторные Работы По Дисциплине Кадастровый Учет Сооружений
Реферат Фильмы О Войне
Контрольная работа: Статистичні спостереження
Реферат На Тему Движения
Реферат по теме Бюджетний дефіцит
Курсовая работа по теме Конструирование и технология изготовления генератора "воющего" шума
Сущность и содержание процесса профессионального обучения - Педагогика курсовая работа
Расчет характеристик сигнала и каналов связи - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Развитие агропромышленного комплекса страны - Сельское, лесное хозяйство и землепользование контрольная работа