Zadanie 10.2, arkusz maj 2025
W zamkniętym reaktorze zachodzi reakcja opisana równaniem:
X2(g) + 2Y2(g) → 2XY2(g)
Zależność szybkości tej reakcji od stężenia opisuje poniższe równanie kinetyczne.
v = k ∙ caX2 ∙ cbY2
Aby wyznaczyć wykładniki 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, przeprowadzono serię pomiarów: w temperaturze 𝑇 mierzono zależność szybkości reakcji od stężenia jednego z substratów przy stałym stężeniu drugiego. Na podstawie wyników pomiarów sporządzono poniższe wykresy zależności szybkości reakcji od:
• stężenia substratu X2 przy stałym stężeniu 𝑐Y2 = 1 mol ∙ dm–3 (linia czerwona)
• stężenia substratu Y2 przy stałym stężeniu 𝑐X2 = 1 mol ∙ dm–3 (linia zielona).
W reaktorze o pojemności 4,0 dm3 umieszczono stechiometryczną mieszaninę, zawierającą łącznie 12,0 mol gazów X2 i Y2, i zainicjowano reakcję syntezy gazu XY2. W układzie utrzymywano temperaturę 𝑇.
Na podstawie analizy wykresów ustal i napisz wartości wykładników 𝒂 i 𝒃. Następnie oblicz wartość stałej szybkości reakcji 𝒌 oraz oblicz szybkość tej reakcji w temperaturze 𝑻 w chwili, gdy w reaktorze znajdowało się łącznie 9,0 mol wszystkich gazów.
Równanie kinetyczne:
Obliczenia:
Równanie kinetyczne:
Obliczanie stałej szybkości reakcji.
Przyjmując, że cx2 = 1,2 mol ∙ dm-3, v = 1,2 mol ∙ dm-3 ∙ s-1
1,2 mol ∙ dm-3 ∙ s-1 = k ∙ 1,2 mol ∙ dm-3 ∙ (1 mol ∙ dm-3)2
k – 1dm6 ∙ mol-2 ∙ s-1
Obliczanie początkowej liczby moli mieszaniny reakcyjnej:
n0X2 = 1/3 ∙ 12 moli = 4 mole
n0Y2 = 12 moli – 4 mole = 8 moli
Bilans materiałowy dla momentu, gdy w układzie znajduje się 9 moli reagentów:
nX2 = 4 – x
nY2 = 8 – 2x
(4-x) + (8-2x) + 2x = 9
x = 3 mole
Skąd
nX2 = 4-3 = 1 mol
nY2 = 8-2∙3 = 2 mole
Załóż bezpłatne konto, aby uzyskać dostęp do rozwiązania tego zadania.