Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 2 - Vũ Bá Minh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 2 - Xử lý dữ kiện động học, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Thiết bị phản ứng gián đoạn có thế tích không đổi (thể tích hỗn hợp phản ứng); Thiết bị phản ứng gián đoạn có thể tích (thể tích hỗn hợp phản ứng) thay đổi;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 2 - Vũ Bá Minh

dC A   k CA dt CA t dC A    k  dt C A0 CA 0 CA  ln  kt C A0
Phương trình vận tốc (PTVT):  Đặc trưng cho phản ứng  Được xác định từ:  lý thuyết, mô hình cho trước, thực nghiệm Xác định PTVT: Hai giai đoạn: phụ thuộc nồng độ sự phụ thuộc nhiệt độ 2 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
Thiết bị phản ứng thí nghiệm có thể hoạt động gián đoạn hoặc liên tục Theo dõi mức độ phản ứng: 1. Nồng độ của một cấu tử 2. Tính chất vật lý của hỗn hợp 3. Áp suất tổng của hệ đẳng tích 4. Thể tích của hệ đẳng áp. 3 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
Các phương pháp xử lý số liệu động học 1. Phöông phaùp tích phaân (integral method) 2. Phöông phaùp vi phaân (differential method) 3. Phöông phaùp thôøi gian baùn sinh (half-life time) 4. Phöông phaùp toác ñoä phaûn öùng ban ñaàu (Intial reaction rate) 4 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
2.1. Thieát bò phaûn öùng giaùn ñoaïn coù theå tích khoâng ñoåi (theå tích hoãn hôïp phaûn öùng) V = const (theå tích hoãn hôïp phaûn öùng thöïc söï ) 1 dN i 1 d(C i V ) 1 C i dV  V dC i dC i ri     (2.1) V dt V dt V dt dt • Khí lyù töôûng 1 dpi ri  (2.2) RT dt
Trong thöïc teá, thöôøng ño aùp suaát toång hoãn hôïp phaûn öùng trong pha khí ñeå theo doõi phaûn öùng aA+ bB +.. = rR + sS +.. Taïi t=0 NAo NBo +.. = NRo + NSo +.. Ntr Taïi t NA= NAo -ax NB= Nbo -bx NR =NRo + rx NS =NSo + sx, Ntr Toång soá mol ban ñaàu: No= NAo+ NBo+ …+NRo+ NSo+ NAo+.. Ntr Taïi thôøi ñieåm t : N = No + x (r+ s+ … – a –b – …) = No+ xn Vôùi n = r+ s+ … – a –b – … 6 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
pA N A N A0  a. x N A0 a N  N0 CA      RT V V V n V a hay p A  C A RT  p A0  (P  P0 ) (2.3) n r cho R p R  C R RT  p R0  (P  P0 ) (2.4) n Vôùi Po: Aùp suaát toång luùc ban ñaàu cuûa heä P: Aùp suaát toång taïi thôøi ñieåm t cuûa heä pAo: Aùp suaát rieâng phaàn ban ñaàu cuûa A pRo: Aùp suaát rieâng phaàn ban ñaàu cuûa R 7 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
2.1.1. Phöông phaùp tích phaân 1) Giả thiết cơ chế và phương trình dC A vận tốc tương ứng  rA    kf(C) dt 2) Sắp xếp và lấy tích phân dC A dC A  rA    f(kC)   kdt dt f(C A ) CA t dC A    F (C A )  k  dt  kt C A0 f(C A ) 0 3) Xác định các giá trị F(CA)theo thực nghiệm 4) Vẽ F(CA) theo t 5) Nếu không thẳng, giả thiết lại
Hình 2.1 9 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
(1) Phaûn öùng khoâng thuaän nghòch baäc 1 loại moät phaân töû A→saûn phaåm 1) PTVT coù daïng: dC A   k CA dt CA t 2) Taùch, laáy tích phaân dC A    k  dt C A0 CA 0 CA ( ñôn vò cuûa k laø [s-1])  ln  kt C A0 10 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
Ñoä chuyeån hoùa (conversion), XA laø phaàn taùc chaát ñaõ chuyeån hoùa thaønh saûn phaåm NA  NA0 (1  XA ) NA NA0 (1  XA ) CAo  CA CA    CA0 (1  XA );  XA  V V CAo dXA  dCA  CA0 dXA   k(1 XA ) dt XA t dXA   k  dt   ln (1  XA )  kt 0 1  XA 0 11 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
- dCA/dt = kCA 0,6.. CB0,4 laø baäc moät nhöng khoâng aùp duïng ñöôïc Hình 2.2. Phaûn öùng baäc moät 12 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
(2) Phaûn öùng khoâng thuaän nghòch baäc 2 loại hai phaân töû A + B→ saûn phaåm dC A dC B  rA      k C A .C B (2.12) dt dt C A0 X A  C B0 X B dX A  rA  C A0  k ( C A0  C A0 .X A )(C B0  C A0 .X A ) dt C B0 M C A0 13 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
dX A  r A  C A0  k C2 ( 1 X A0 A )( M  X A ) dt X A t dX A   kC A0  dt 0 (1  X A )(M  X A ) 0 1 XB M  XA C B . C A0 CB ln  ln  ln  ln 1 XA M (1  X A ) C B0 . C A M.C A  C A0 (M  1) kt  (C B0  C A0 ) kt M 1 • Neáu CB0 >> CA0 thì CB gaàn nhö khoâng ñoåi, phaûn öùng xem nhö giaû baäc moät
Hình 2.3 15 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
Lưu ý: Tác chất dùng theo tỉ lệ lượng hóa học a) 2A → sản phẩm dCA 2 2 2  rA    k CA  kC A0 (1 XA ) (2.14) dt 1 1 1 XA   .  kt CA CA0 CA0 1  X A Veõ 1/CA theo t ta ñöôïc ñöôøng thaúng coù heä soá goùc laø k, tung ñoä goác laø 1/CAo 16 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
b) A + 2B→ sản phẩm Bậc 1 theo A, bậc 1 theo B, Bậc tổng quát là 2 dC A  rA    k C A C B  2kC 2 A0 (1  X A ) 2 ; M  2 (2.15) dt  dC A 2  kC AC B  kC A (1  X A )( M  2 X A ); M  2 dt C BC Ao M  2X A ln  ln  C Ao ( M  2) kt; M 2 C BoC A M (1  X A ) Tỉ lệ nồng độ ban đầu của tác chất 1 1 1 X A   .  2kt M  2 C A C A0 C A0 1  X A 17 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
(3) Phöông trình vaän toác thöïc nghieäm coù baäc n dC A  rA    k Cn . A dt C 1  n  C 1  n  ( n  1)kt, A A0 n 1 (2.21) hay C 1 n A0 1  X A 1 n    1  (n  1)kt (2.22) Bậc n không thể xác định trực tiếp từ pt 2.21 hay 2.22 → sử dụng phương pháp dọ dẫm: chọn từng giá trị n →xác định k → Giá trị n nào làm k ít biến đổi nhất 18 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
(4) Phöông trình vaän toác thöïc nghieäm coù baäc 0 dC A  rA    k dt C A0  C A  C A0 X A  kt, n  1 19 8/24/2017 Chương 2. Xử lý dữ kiện động học
(5) Phaûn öùng khoâng thuaän nghòch baäc toång quaùt theo thôøi gian baùn sinh t1/2 aA + bB → saûn phaåm dCA  rA    k C .CB A  dt Neáu taùc chaát hieän dieän theo tyû leä löôïng hoùa hoïc, chuùng seõ giöõ tyû leä ñoù trong suoát quaù trình phaûn öùng. Nhö vaäy taïi thôøi ñieåm baát kyø CB/ CA = b/a  dC A b b  rA    k C A .( C A ) ...  k   ....C    A    .. dt a  a dC A 2n  1  1 1  n hay   k ' Cn A  t1/2  ' C A0 (2.26) dt k (n  1) Dựng đồ thị (log t ½) theo (log CAo)→ hệ số góc : 1-n