|
|
|
содержание .. 3 4 5 6 ..
20
для
Н
2
k
эфф
=
k
1
+
W
/
V
=10
-4
c
-1
+0,3
л
⋅
с
-1
/0,1
л
=3
с
-1
,
для
Н
•
k
эфф
=
k
2
⋅
[C
2
H
4
]
0
+
W
/
V
=10
-14
см
3
с
-1
⋅
3,3
⋅
10
17
см
-3
+3
с
-1
=
= 3,3
⋅
10
3
с
-
1
,
для
С
2
Н
5
•
k
эфф
=
W
/
V
=3
c
-1
.
Для
оценки
можно
принять
,
что
время
выхода
на
стационарность
t
≈
k
−
1
эфф
.
мин
.
,
где
k
эфф
.
мин
.
–
минимальная
из
эффективных
констант
,
в
данном
случае
≈
3
с
-1
.
Тогда
условие
установления
стационарности
t
>
k
-1
эфф
.
мин
.
или
t
>
0,3
с
.
В
стационарных
условиях
правые
части
(1), (2), (3)
приравниваются
нулю
,
и
решается
получившаяся
система
алгебраических
уравнений
.
В
данном
случае
уравнения
решаются
просто
.
Из
(1)
имеем
[
]
[
]
Н
Н
k
V
W
c
м
с
л
л с
см
2
2
0
1
16
3
4
1
1
16
3
1
3 3 10
1
10
0,1
0,3
3 3 10
=
+
=
⋅
+
⋅
⋅
≅
⋅
−
−
−
−
−
,
,
.
Таким
образом
,
степень
диссоциации
водорода
невелика
и
концентрация
его
в
реакторе
совпадает
с
исходной
.
Из
уравнения
(2):
[
]
[
]
[
]
&
,
,
.
Н
k
H
k
C H
W
V
c
c
м
см с
см
л с
л
см
=
+
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
=
⋅
−
−
−
−
−
−
−
−
2
2 10
3 3 10
10
3 3 10
0,3
0,1
2 10
1
2
2
2
4
4
1
16
3
14
3
1
17
3
1
9
3
Поскольку
k
2
[C
2
H
4
]
>>
W
/
V
,
весь
атомарный
водород
уходит
на
образование
этильных
радикалов
С
2
Н
5
•
.
Из
уравнения
(3)
получаем
:
[
]
[
]
[
]
&
&
С Н
k
V
W
C H
H
2
5
2
2
4
=
⋅
⋅
⋅
,
или
,
подставляя
численные
значения
величин
,
21
[
]
С Н
см с
л
л с
см
см
см
2
5
14
3
1
1
17
3
9
3
12
3
10
01
0 3
3 3 10
2 10
2 2 10
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
−
−
−
−
−
−
,
,
,
,
.
ЗАДАЧИ
1.2.1.
Стехиометрическая
смесь
СО
и
N
2
O
пропускается
через
цилиндрический
реактор
идеального
вытеснения
длиной
25
см
со
скоростью
5
см
⋅
с
-1
.
Начальные
концентрации
СО
и
N
2
О
равны
10
-3
М
,
а
константа
скорости
реакции
СО
+ N
2
O
→
CO
2
+ N
2
равна
0,46
М
-0,5
с
-1
.
Реакция
происходит
только
в
реакторе
.
Сколько
раз
надо
пропустить
смесь
СО
с
N
2
О
,
а
затем
смесь
СО
, N
2
O, CO
2
и
N
2
через
реактор
,
для
того
чтобы
концентрации
всех
компонент
стали
одинаковыми
?
1.2.2.
В
реакторе
идеального
смешения
объёмом
0,1
л
при
постоянных
Р
и
Т
происходит
мономолекулярная
реакция
разложения
С
2
Н
5
Cl
на
С
2
Н
4
и
Н
Cl.
При
скорости
подачи
С
2
Н
5
Cl
40
см
3
с
-1
степень
его
превращения
в
продукты
равна
0,5
.
Какой
будет
степень
превращения
при
увеличении
скорости
подачи
вдвое
?
1.2.3.
В
струевой
установке
,
представляющей
собой
реактор
идеального
смешения
объёмом
1
см
3
,
скорость
потока
жидкого
раствора
составляет
100
см
3
/
с
.
В
исходном
растворе
содержатся
молекулы
"
А
"
в
концентрации
10
-5
М
.
В
реакторе
под
действием
света
происходит
фотоизомеризация
А
→
В
с
константой
скорости
100
с
-1
,
обратную
темновую
реакцию
характеризует
константа
скорости
10
с
-1
.
Найдите
стационарные
концентрации
частиц
"
А
"
и
"
В
".
Каковы
будут
характеристические
времена
установления
стационарности
при
включении
света
и
возврата
к
исходным
концентрациям
при
выключении
света
?
1.2.4.
В
условиях
открытой
системы
проводится
реакция
первого
порядка
А
→
Р
.
При
равенстве
времён
пребывания
в
реакторе
идеального
смешения
t
см
W
л с
V
л
=
⋅
−
1
и
в
реакторе
идеального
вытеснения
t
выт
U
см с
l
см
=
⋅
−
1
провести
анализ
соотношения
степеней
превращения
α
см
и
α
выт
в
том
и
другом
реакторе
.
22
1.2.5.
При
20
о
С
и
Р
= 0,1
атм
через
реактор
идеального
смешения
V = 5
см
3
прокачивается
поток
гелия
,
содержащий
диазометан
СН
2
N
2
в
концентрации
10
−
4
М
при
объёмной
скорости
потока
W = 0,125
л
⋅
с
-1
.
Степень
превращения
диазометана
равна
0,4
.
Под
действием
ультрафиолетового
излучения
СН
2
N
2
разлагается
на
N
2
и
С
2
Н
4
.
Через
какое
время
после
начала
облучения
установится
стационарная
концентрация
диазометана
?
1.2.6.
В
камеру
идеального
смешения
объёмом
0,1
л
с
равными
скоростями
10
см
3
с
-1
поступают
растворы
,
содержащие
ионы
А
3+
(6
⋅
10
−
4
М
)
и
В
2+
(4
⋅
10
−
4
М
).
Происходит
бимолекулярная
реакция
электронного
переноса
с
образованием
А
2+
и
В
3+
.
Стационарная
концентрация
А
3+
в
камере
была
определена
равной
2
⋅
10
−
4
М
.
Определить
константу
скорости
реакции
.
1.2.7.
В
сферической
мицелле
объёмом
10
−
3
см
3
протекает
реакция
второго
порядка
А
+
В
→
Р
с
константой
скорости
10
5
М
-1
с
-1
.
Коэффициенты
диффузии
А
и
В
через
оболочку
мицеллы
одинаковы
и
равны
10
−
5
см
2
с
-1
.
Толщина
оболочки
2
⋅
10
-4
см
.
Мицеллы
находятся
в
растворе
,
объём
которого
много
больше
суммарного
объёма
мицелл
.
В
растворе
[Α]
=
[Β]
=
10
-4
М
,
и
реакция
А
с
В
не
происходит
.
Коэффициент
диффузии
Р
через
оболочку
равен
3
⋅
10
−
5
см
2
с
-1
.
Какой
будет
стационарная
концентрация
веществ
А
,
В
и
Р
внутри
мицеллы
?
23
1.3.
Обратимые
реакции
.
Релаксация
к
равновесию
В
кинетических
уравнениях
обратимых
реакций
учитывают
изменение
концентраций
за
счёт
прямой
и
обратной
реакции
.
Простейшими
обратимыми
реакциями
типа
А
⇔
В
являются
разнообразные
изомерные
превращения
.
Если
в
исходной
системе
имеются
[Α]
0
и
[Β]
0
,
а
за
время
t
изменение
концентрации
составило
Х
,
то
можно
записать
[
]
А
Х
B
X
А
k
k
B
⎡
⎣
⎢
⎤
⎦
⎥
−
−
+
⇔
0
1
1
0
.
Кинетическое
уравнение
будет
иметь
вид
[
]
[
]
dX
dt
k
A
X
k
B
X
=
⋅
−
−
⋅
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
−
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
1
0
1
0
.
(1.3.1)
После
интегрирования
получаем
(
)
k
k
t
X
1
1
+
⋅ =
−
−
ln
,
β
β
(1.3.2)
где
[
]
[
]
β
=
⋅
−
⋅
+
−
−
k
A
k
B
k
k
1
0
1
0
1
1
.
(1.3.3)
Уравнение
(1.3.2)
можно
преобразовать
к
виду
X
k
k
t
=
⋅
−
−
+
⋅
−
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
⎧
⎨
⎩
⎫
⎬
⎭
⎡
⎣
⎢
⎤
⎦
⎥
β
1
1
1
exp
.
(1.3.4)
Из
(1.3.4)
видно
,
что
при
t
→
∞
X
∞
→
β
.
С
учётом
этого
,
преобразуя
уравнение
(1.3.3),
получим
содержание .. 3 4 5 6 ..
|
|
|