ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 38
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Кафедра физической химии и химической технологии
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
По курсу «Физическая химия»
Раздел «Химическая кинетика и адсорбция»
Вариант 2-6
Выполнил:
Студент гр (подпись) .
Проверил:
(подпись)
Магнитогорск
2023
ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАНИЯ
Исследование 1
раздел «Химическая кинетика»
Для реакции А+В → продукты реакции, начальные концентрации (
) веществ А и В равны и составляют: (А) = (В) = = … моль/дм3 (колонка 6, табл.1.). Изменение концентраций веществ (
) во времени (
) при различных температурах (
), для каждого варианта, находятся в строке соответствующей номеру задания (табл.1). Найти энергию активации (Е), предэкспоненциальный множитель (
) и время (
), за которое … % исходных веществ А и В (колонка 22, табл.1.) при температуре 
= … К (колонка 21, табл.1.) превратится в продукты реакции. Исследование 2
раздел «Поверхностные явления»
Установить, каким из адсорбционных уравнений - Фрейндлиха или Лэнгмюра, описывается процесс адсорбции некоторой кислоты. Известно, что при адсорбции из 200 мл водного раствора этой кислоты на 4г активированного угля концентрация кислоты уменьшается, в зависимости от исходной концентрации (
, колонка 3-6, табл.2.), до значений 
(колонки 7-10, табл.2.). Найти константы в установленном Вами уравнении адсорбции, а также равновесную концентрацию раствора (
) при той же температуре, если исходная концентрация кислоты была = … моль/дм3 (колонка 11 табл.2.), а масса адсорбента 4 г.Таблица 1
Исходные данные для исследования 1
раздел «Химическая кинетика»
| ВАРИАНТ 1 | Номер задания | Время τi , с | Изменение концентрации Сi во | ||||||||||
| τ0 | τ1 | τ2 | τ3 | Т1 | Т2 | ||||||||
| С0 | С1 | С2 | С3 | С0 | С1 | ||||||||
| 2-6 | 0 | 42 | 190 | 341 | 1 | 0,85 | 0,5 | 0,25 | 1 | 0,81 | |||
Продолжение табл.1
| времени при температуре | Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т5 | % про- реаги- ровав- шего вещества | Номер зада- ния | |||||||||||
| Т3 | Т4 | |||||||||||||||||
| С0 | С1 | С0 | С1 | |||||||||||||||
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | ||||||||
| 1 | 0,77 | 1 | 0,72 | 313 | 315 | 317 | 320 | 330 | 60 | 2-6 | ||||||||
Таблица 2
Исходные данные для исследования 2
раздел «Адсорбция»
| Номер варианта | Номер задаия | Исходная концентрация С0, моль/дм3 | Концентрация после адсорб- ции Сi, , моль/дм3 | С50 моль/дм3 | |||||||
| С0 1 | С0 2 | С0 3 | С0 4 | С1 | С2 | С3 | С4 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 2-6 | 6 | 0,18 | 0,28 | 0,38 | 0,48 | 0,148 | 0,240 | 0,334 | 0,429 | 0,1 | |
-
ИССЛЕДОВАНИЕ 1
раздел «Химическая кинетика»
Для реакции А + В → продукты реакции начальные концентрации веществ А и В
(А) = (В) = =1 моль/дм3 . Изменение концентрации веществ А и В во времени представлено в табл. 1. Найти энергию активации и время, за которое 60% исходных веществ при температуре 
= 330 К превратятся в продукты реакции. Таблица 3
Изменение исходных веществ во времени при различных температурах
| Время  , с | Текущая концентрация  , моль/дм3 при температурах  , К | ||||
 = 313 |  = 315 |  = 317 |  = 320 | = 330 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | – |
| 42 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,72 | – |
| 190 | 0,5 | – | – | – | – |
| 341 | 0,25 | – | – | – | – |
Решение поставленной задачи сводится к определению конкретного вида кинетического уравнения рассматриваемой реакции, т.е. определению цифровых значений константы скорости реакции k и порядка реакции n.
В общем виде кинетическое уравнение для любого порядка реакции (кроме n =1) имеет вид:
kτ =
(1)Определив порядок реакции, выбирают кинетическое уравнение и решают его при известных
и k. В нашем случае порядок реакции удобно определить, используя два способа: метод Вант-Гоффа и метод по периоду полупревращения.-
Определение порядка реакции методом Вант – Гоффа
Логарифмируем уравнение закона действия масс
V = k ·
(3)получим выражение: lg V = lg k + nlg C, (4), которое в координатах lg V – lg C имеет вид прямой. Для построения такой зависимости необходимо иметь несколько значений скорости химической реакции
при нескольких концентрациях . Определим эти скорости графически из кинетической кривой (рис.1), построенной по данным табл. 3 для 
= 313 К.
Рисунок 1. Изменение концентрации реагирующих веществ
во времени τ при температуре 329 К.Скорость реакции V определяем для пяти произвольно выбранных концентраций
= 0,8 моль/дм3; 
= 0,6 моль/дм3; 
= 0,5 моль/дм3; 
= 0,4 моль/дм3; 
= 0,3 моль/дм3 как тангенс угла наклона касательной и кинетической кривой в точке пересечения значения концентрации с кривой. На рис.1 показан пример определения скорости реакции для 
= 0,5 моль/дм3.
= – 
= – 
= –
= 2,105 · 10-3 моль/дм3 · сАналогично определяют скорости при других концентрациях и результаты расчета сводят в табл.4.
Таблица 4
Скорость реакции
при различных концентрациях | , моль/дм3 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 |
| · 103 , моль/дм3 · с | 2,105 | 3,75 | 2,66 | 1,48 | 0,83 |
| – lg C | 0,096 | 0,222 | 0,301 | 0,397 | 0,523 |
| – lg V | 2,67 | 2,43 | 2,57 | 2,83 | 3,08 |
По данным табл.4 строим график в координатах lg V – lg C (рис. 2) для определения порядка реакции (см. уравнение 4), тангенс угла которого равен
.
Рис. 2. Зависимость десятичного логарифма скорости реакции V от десятичного логарифма концентрации С
= tg α = 
= 2,23-
Определение порядка реакции по периоду полупревращения
Для определения порядка реакции вторым способом необходимо из графика (см. рис.1) определить несколько периодов полупревращения, например, для
= 1 моль/дм3; 