Действием каких факторов можно увеличить выход продуктов реакции
Утром меня разбудил телефонный звонок. Звонила моя ученица Лена Д. Со слезами в голосе она начала говорить, что ЕГЭ по химии точно завалит, потому как даже «такая простая и понятная 35 задача» может включать фишку на выход реакции, не считая кучи других «садистских приколов». Лена скинула мне ВК условие злополучной 35-й задачи: «При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76 г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ»
В своей практике я, действительно, столкнулась с парадоксом, когда очень толковые ребята, хорошо знающие химию, жутко боятся элементарных расчетов на степень превращения вещества и выход продукта реакции. Их начинает терзать сомнение: «А справлюсь ли я на ЕГЭ?!» Такие переживания могут зайти далеко и перерасти в никому не нужную депрессию. Думаю, вы тоже сталкивались с аналогичными проблемами. Что делать? Я предлагаю все трудности преодолевать вместе. Вначале мы повторим тему «Выход продукта реакции», поучимся решать задачи, обязательно разберем 35-ю задачу, предложенную моей ученицей, а в конце статьи я расскажу вам секретное упражнение, которое нужно выполнять всякий раз, когда вы начинаете сомневаться в собственных силах и способностях. Упражнение так и называется «У меня все получится!». Итак, поехали!
Выход продукта реакции (выход реакции) — это коэффициент, определяющий полноту протекания химической реакции. Он численно равен отношению количества (массы, объема) реально полученного продукта к его количеству (массе, объему), которое может быть получено по стехиометрическим расчетам (по уравнению реакции).
Решим задачи на выход продукта реакции, используя Четыре Заповеди. Каждое действие обводится зеленым овалом. Читайте внимательно и обязательно записывайте решение каждой задачи. После проработки статьи попробуйте самостоятельно решить все разобранные задачи.
Задача 1
При действии алюминия на оксид цинка массой 32,4 г получили 24 г цинка. Определите выход продукта реакции
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе «Дано»
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции
Повторим теорию химии. Способ восстановления металлов алюминием — алюмотермия. Следует помнить: металлы, стоящие в ряду активности левее (более активные) восстанавливают металлы, стоящие правее, из расплавов оксидов или растворов солей
Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Cr→Zn→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→(H)→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнению реакции
В условии задачи представлены данные по одному из реагентов (оксиду цинка) и по одному из реально полученных продуктов (цинку). Составляем два досье, в каждом — масса, молярная масса, количество вещества (моль). Для цинка (продукт), масса и количество вещества — практические, т.к. продукт был получен реально.
Теоретическое значение продукта рассчитываем по уравнению реакции. Точка расчета — количество вещества реагента (оксида цинка). Расчеты выполняем на основании закона кратных отношений по схеме: точку расчета делим на коэффициент при этом веществе, умножаем на коэффициент при искомом веществе и получаем результат. Выписывать отдельно пропорцию для расчетов не обязательно. Это — Легкие Расчеты по уравнениям реакций, которые не противоречат закону кратных отношений, но значительно упрощают решение задач по химии.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи «Определите выход продукта реакции», — записываем соответствующую формулу и анализируем ее компоненты.
Подробно разберем решение обратной задачи: по известному выходу реакции определим неизвестное значение реагента или продукта.
Задача 2
Определите массу оксида алюминия, которая может быть получена из 23,4 г гидроксида алюминия, если выход реакции составляет 92% от теоретически возможного.
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе «Дано».
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции.
Небольшой экскурс в теорию химии. Многие нерастворимые в воде гидроксиды разлагаются при нагревании. Продукты разложения — оксиды соответствующих металлов и вода.
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнению реакции
Составляем досье на реагент (гидроксид алюминия) — определяем его молярную массу и количество вещества (моль). По уравнению реакции рассчитываем теоретическое количество продукта (оксида алюминия). Расчеты выполняем на основании закона кратных отношений по схеме: точку расчета делим на коэффициент при этом веществе, умножаем на коэффициент при искомом веществе и получаем результат.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи «Определите массу оксида алюминия», т.е. записываем формулу расчета массы, которая для нас, как для химиков, должна быть представлена произведением количества вещества на молярную массу. Анализируем компоненты формулы: молярную массу определяем по таблице Менделеева, количество вещества (практическое) рассчитываем по формуле выхода реакции.
Решим на закрепление еще несколько обратных задач с выходом реакции.
Задача 3
Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите массу карбоната натрия для получения оксида углерода (IV) массой 56,1 г. Практический выход продукта 85%.
Задача 4
При действии оксида углерода (II) на оксид железа (III) получено железо массой 11,2 г. Найдите массу использованного оксида железа (III), если выход реакции составляет 80%.
Задача 5
При взаимодействии железа с хлором получено 10 г соли, что составляет 85% от теоретически возможного. Сколько граммов железа было взято для реакции с хлором?
В этой статье я не буду разбирать пошагово 35-ю задачу ЕГЭ, предложенную моей ученицей. На фото — подробное решение. Тот, кто уже решал аналогичные задачи, поймет без дополнительных объяснений. Для всех остальных — обязательно будем наслаждаться анализом этой задачи (и не только этой) в следующей статье. Обещаю ДРАЙВ!
Задача 35 ЕГЭ (восстановлена по памяти моей ученицы)
При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76 г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ
Вернемся к проблеме, которую я затронула в начале статьи. Что делать, если резко упала самооценка, ты чувствуешь себя полным идиотом и боишься не справиться с трудными заданиями ЕГЭ? Все очень просто — выполни секретное упражнение «У меня все получится!» Я подсмотрела его на просторах Интернета (автора не знаю) и модифицировала это упражнение под себя и своих учеников:
1. Сядь в спокойной обстановке, закрой глаза, успокой дыхание. Сосредоточься на своей цели. Представь, что у тебя уже все получилось и ты достиг всего, к чему стремился.
2. Сожми ладони вместе перед собой и прижми их к груди. Обратись к Высшему Разуму (как ты его себе представляешь — Бог, Вселенная, Космос, Мир, Природа) с просьбой реализовать твою цель и мечты.
3. Побудь в таком состоянии несколько минут, затем встань, расправь плечи и стряхни с себя все плохое.
В конце статьи хочу привести цитату из стихотворения американского поэта Эдгара Геста, который был очень популярен 100 лет назад:
«И ты не верь тому, кто скажет: «Это слишком сложно!»
Не слушай тех, кто будет утверждать, что это невозможно,
Не бойся трудностей – скорей берись за дело,
Гони сомненья прочь – к мечте иди решительно и смело!»
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии https://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы «Решение задач по химии» — и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Для увеличения выхода продуктов данной химической реакции необходимо смещение химического равновесия в сторону продуктов реакции. Применим принцип Ле-Шателье.
1) увеличить температуру системы, т.к. процесс эндотермический
(∆r H0Т > 0), в соответствии с изобарой Вант-Гоффа:
(dlnKp /dT) = ∆r H0Т /(RT2) ;
2) увеличить концентрацию (парциальное давление) исходного газа СО2 — дополнительный ввод газа;
снижать концентрацию (парциальное давление) продукта реакции СО – отводить газ из сферы реакции;
3) понизить общее давление в системе, т.к. прямая реакция идет с увеличением числа молей газообразных веществ.
ЗАДАЧА 4. Химическая кинетика.
Для заданной химической реакции nА + mВ ® AnBm
| Т1, К | Т2, К | k1 | k2 | t , мин | С0 , моль/л |
| 5 .10-5 л2×моль-2×с-1 | 2 .10-1 л2×моль-2×с-1 | 0,1 |
1. Рассчитайте энергию активации по значениям констант скорости реакции k1 и k2 при температурах Т1 и Т2 , соответственно. Дайте определение и предложите способы изменения энергии активации.
Зависимость константы скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса:
где R = 8,31 Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная.
Для заданной химической реакции:
ln(2 .10-1/5 .10-5)=Еакт. (400 — 330 ) / 8,31. 400 . 330, решаем уравнение и получаем: Еакт =130 кДж/моль.
Энергия активации – энергия, необходимая для перехода реагирующих частиц в состояние активированного комплекса. Энергию активации можно уменьшить с помощью катализатора.
2. Определите количество вещества (моль/л), израсходованного за указанное время t при температуре Т2 , если начальная концентрация реагентов одинакова и равна С0 .
По размерности константы скорости химической реакции,
[ k ] = [л2×моль-2×с-1] , определяем порядок химической реакции: n=3.
Изменение концентрации исходных веществ по времени при одинаковой начальной концентрации исходных веществ для реакции третьего порядка рассчитывается по уравнению:
где с – текущая концентрация веществ в момент времени τ,
с0 – начальная концентрация веществ, k – константа скорости,
τ – время.
Рассчитаем текущую концентрацию исходных веществ с в момент времени τ =30мин =1800 сек при температуре 400 К,
k2= 2 .10-1 л2×моль-2×с-1:
,
решаем уравнение и получаем: с = 0,035 моль/л.
Количество вещества (моль/л), израсходованного за 30 минут при температуре 400 К:
Δс = с0 — с = 0,1- 0,035= 0,065 моль/л.
Рассчитайте период полупревращения для вашей реакции при температуре
Т2 . Определите, от каких факторов зависит период полупревращения для вашей реакции.
Рассчитаем период полупревращения τ1/2 для реакции 3-го порядка при температуре 400 К.
= 750 сек.
Для реакции 3-го порядка период полупревращения зависит от температуры, природы и концентрации реагентов.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица. Термодинамические характеристики некоторых веществ
| вещество | ∆Н0298, кДж/моль | DG 0298, кДж/моль | S 0298 , Дж/моль.К | с0р, 298 Дж/моль.К |
| Cd | 51,76 | |||
| CdCl2 | -256,1 | -342,6 | 115,3 | |
| Co | 30,04 | 24,6 | ||
| CoO | -239 | — | 52,7 | 78,6 |
| CoCl2 | -310 | -267 | 109,6 | — |
| Cu | 33,3 | 24,51 | ||
| CuO | -165,3 | -127 | 42,64 | 44,78 |
| CuCl2 | -205,9 | -166,1 | — | |
| СО2 (г) | -393,51 | -394,38 | 213,68 | 37,41 |
| Cr | 23,76 | 23,35 | ||
| CrCl3 | -554,8 | 122,9 | 91,8 | |
| Сl2 (г) | 222,96 | 33,93 | ||
| Fe | 27,15 | 24,98 | ||
| FeO | -263,7 | -244,3 | 58,79 | 49,92 |
| Fe2O3 | -821,32 | -741,5 | 89,96 | 48,12 |
| FeS | -100,5 | -100,9 | 60,33 | |
| FeCl2 | -341 | -301,7 | 120,1 | |
| H2O (г) | -241,82 | -228,61 | 188,7 | 33,61 |
| Н2О (ж) | -285,84 | -237,2 | 70,08 | 89,33 |
| H2S (г) | -20,17 | -33,01 | 205,6 | 33,44 |
| Ni | 29,86 | 26,05 | ||
| NiO | -239,7 | -216,5 | 38,07 | 44,27 |
| NiS | -94,1 | — | 52,99 | |
| Mo | 28,58 | 23,75 | ||
| MoO2 | -589,3 | 46,51 | 55,91 | |
| O2 (г) | 205,04 | 29,37 | ||
| Pb | 64,9 | 26,82 | ||
| PbO2 | -276,6 | -219 | 76,44 | 62,89 |
| SO2 (г) | -296,9 | -300,4 | 248,1 | 39,87 |
| W | 32,76 | 24,8 | ||
| WO3 | -841,3 | — | 81,6 | 79,7 |
| V2O5 | -1557 | — | — | |
| V2O3 | -1219 | — | — | |
| Zn | 41,59 | 25,48 | ||
| ZnS | -201 | -239,8 | 57,7 | 46,02 |
| ZnO | -349 | -318,2 | 43,5 | 40,25 |
Таблица. Термодинамические характеристики некоторых веществ и ионов
| Вещество | ΔfН0298, кДж/моль | ∆fG0298, кДж/моль | S0298, Дж/моль.K | Ср298 Дж/моль.К |
| Al(к) | 28,33 | 24,35 | ||
| Al2O3(к) | −1675,69 | −1582,27 | 50,92 | 79,04 |
| C(графит) | 5,74 | 8,54 | ||
| CO(г) | −110,53 | −137,15 | 197,55 | 29,14 |
| CO2(г) | −393,51 | −394,37 | 213,66 | 37,44 |
| COCl2(г) | −219,50 | −265,31 | 283,64 | 57,76 |
| CH4(г) | −74,85 | −50,79 | 186,19 | 35,71 |
| C2H2(г) | 226,75 | 209,2 | 200,8 | 43,93 |
| C2H4(г) | 52,28 | 68,11 | 219,4 | 43,56 |
| C2H6(г) | −84,68 | −32,89 | 229,5 | 52,64 |
| C3H8(г) | −104,0 | −23,49 | 269,9 | 73,51 |
| C6H6(г) | 82,93 | 269,2 | 81,67 | |
| CH3OH(ж) | −238,6 | −166,23 | 126,8 | 81,60 |
| CaO(к) | −635,5 | −604,2 | 39,7 | 42,05 |
| CaCO3(к) | −1207,1 | −1128,76 | 92,88 | 83,47 |
| Cl2(г) | 222,96 | 33,93 | ||
| Cu(к) | 33,14 | 24,43 | ||
| Cu2O(к) | −173,18 | −150,56 | 92,93 | 63,64 |
| CuSO4(к) | −770,90 | −661,79 | 109,2 | 98,87 |
| CuCl(к) | −133,6 | −116,0 | 91,2 | 48,53 |
| CuO(к) | −165,0 | −127,0 | 42,64 | 42,30 |
| Fe(к) | 27,15 | 24,98 | ||
| FeO(к) | −263,7 | −244,3 | 58,79 | 49,92 |
| Fe2O3(к) | −822,16 | −740,98 | 89,96 | 103,76 |
| H2(г) | 130,58 | 28,83 | ||
| HCl(г) | −92,3 | −95,27 | 186,69 | 29,14 |
| HI(г) | 25,94 | 1,3 | 206,3 | 29,16 |
| H2O(г) | −241,82 | −228,61 | 188,7 | 33,61 |
| H2O(ж) | −285,84 | −237,2 | 70,08 | 75,30 |
| H2O2(ж) | −187,8 | −120,4 | 109,6 | 89,33 |
| H2S(г) | −20,17 | −33,01 | 205,6 | 33,44 |
| I2(к) | 116,73 | 54,44 | ||
| I2(г) | 62,24 | 19,4 | 260,58 | 36,90 |
| KCl(к) | −435,9 | −408,3 | 82,7 | 51,49 |
| K(к) | 64,18 | 29,58 | ||
| LiOH(к) | −487,8 | −443,9 | 42,7 | 49,58 |
| Li2O(к) | −598,7 | −562,1 | 37,9 | 39,51 |
| Mg(к) | 32,55 | 24,89 | ||
| MgO(к) | −601,24 | −569,4 | 26,94 | 37,20 |
| MgCO3(к) | −1095,85 | −1012,12 | 65,10 | 76,11 |
| MgSO4(к) | −1287,42 | −1173,25 | 91,55 | 95,60 |
| Mg(OH)2(к) | −924,66 | −833,75 | 63,14 | 76,99 |
| Na(к) | 51,21 | 28,24 | ||
| NaCl(к) | −411,12 | −384,13 | 72,13 | 50,81 |
| NH3(г) | −46,19 | −16,66 | 192,5 | 35,16 |
| NO(г) | 90,37 | 86,71 | 210,62 | 29,86 |
| NO2(г) | 33,5 | 51,8 | 240,45 | 36,66 |
| N2O4(г) | 9,66 | 98,28 | 304,3 | 79,16 |
| O2(г) | 205,04 | 29,37 | ||
| PbO(к) | −219,28 | −189,10 | 66,11 | 45,81 |
| PbSO4(к) | −920,48 | −813,67 | 148,57 | 103,22 |
| PtCl4(к) | −229,28 | −163,80 | 267,88 | 150,86 |
| PtCl2(к) | −106,69 | −93,35 | 219,79 | 75,52 |
| S(к) | 31,88 | 22,68 | ||
| SO2(г) | −296,9 | −300,4 | 248,1 | 39,87 |
| SO3(г) | −395,2 | −370,4 | 256,23 | 50,09 |
| PCl3(г) | −287,02 | −267,98 | 311,71 | 71,84 |
| PCl5(г) | −374,89 | −305,10 | 364,47 | 112,97 |
| Ti(к) | 30,6 | 25,02 | ||
| TiO2(к) | −933,03 | −877,65 | 49,92 | 55,21 |
| Zn(к) | 41,59 | 25,44 | ||
| ZnO(к) | −349,0 | −318,2 | 43,5 | |
| ZnSO4(к) | −981,36 | −870,12 | 110,54 | 99,06 |
| Al3+(р) | −529,69 | −489,80 | ||
| Cd2+(р) | −75,31 | −77,65 | ||
| Fe2+(р) | −87,86 | −84,88 | ||
| Fe3+(р) | −47,70 | −10,54 | ||
| H+(р) | ||||
| Ni2+(р) | −53,14 | −45,56 | ||
| Pb2+(р) | 1,63 | −24,30 | ||
| Zn2+(р) | −153,64 | −147,16 |
Читайте также:
Рекомендуемые страницы:
©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-25
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
Поиск по сайту:
aA + bB =; rR + sS
1) ΔH < 0, ΔS > 0
2) ΔH > 0, ΔS > 0
Обосновать ответ. Какова связь между изменением стандартного изобрано-изотермического потенциала (свободной энергии Гиббса) и констнантой равновесия?
Ответ: ΔG = Δ;H TΔ;S
ΔG = — RTlnKp — связь свободной энергии Гиббса и константы равновесия. Порядок и знак величины Δ;G позволяют качественно предвидеть положение равновесия реакции. Если Δ;G << 0, равновесие сдвинуто вправо, выход продукта велик, Кр имеет большое числовое значение. Если Δ;G>> 0, то равновесие сдвинуто влево, выход продукта мал, Кр <<1.
— RTlnKp = Δ;H TΔ;S
lnKp = ΔS/R ΔH/RT
продифференцируем уравнение, получим уравнение изобары Вант-Гоффа:
dlnKp/dT = ΔH/T2
1) экзотермическая реакция, Кр большая положительная величина, реакция термодинамически разрешена при любых температурах. Так как Δ;H < 0, то dlnKp/dT < 0 и константа равновесия уменьшается с увеличением температуры:
X* — равновесный выход продуктов реакции
То же самое согласно принципу Ле Шателье повышение температуры смещает равновесие в сторону уменьшения воздействия, то есть в сторону обратной эндотермической реакции, константа уменьшается, выход тоже.
2) эндотермическая реакция, протекает с увеличением энтропии, термодинамически разрешена только в области высоких температур. ΔH > 0 , dlnKp/dT > 0, с повышением температуры константа равновесия увеличивается, равновесие смещается в сторону прямой реакции, выход продуктов увеличивается.
Влияние энтропийного фактора: при изменении температуры процесса равновесие смещается в направлении, для которого изменение энтропии имеет тот же знак, что и изменение температуры.
в обоих случаях ΔS > 0, с повышением температуры энтропийный фактор смещает равновесие вправо, увеличивая выход продуктов.
18. Энергия активации реакции окисления 2 NO + O2 ↔ 2NO2 (∆H <O) cоставляет -7,5 кДж/моль. Как изменится скорость реакции с увеличением температуры? Какие еще параметры влияют на скорость гомогенной реакции?
Ответ: Скорость гомогенной реакции – изменение числа молей в единицу времени в единице реакционного объема.
. Скорость данной реакции описывается выражением .
С термодинамической точки зрения в случае обратимой экзотермической реакции повышение температуры будет смещать равновесие в сторону исходных веществ. С увеличением температуры скорость прямой реакции будет уменьшаться.
Зависимость константы скорости k от температуры описывается уравнением Аррениуса. . Величина энергии активации показывает степень влияния температуры на скорость химической реакции. Чем больше величина энергии активации Еа, тем большее влияние на скорость оказывает температура. Для большинства реакций энергия активации положительна и константы скорости таких реакций возрастают по экспоненте с увеличением температуры. Данная реакция относится к числу немногих реакций с отрицательной Еа. Это связано с механизмом процесса. Реакция протекает через образование димера.
Суммарная скорость реакции определяется соотношением k* и Кс. С увеличением температуры k* растет медленнее, чем уменьшается Кс. Т.о. с кинетической точки зрения скорость реакции уменьшается с увеличением температуры. Влияние температуры с кинетической и термодинамической точек зрения одинаково. Требуется невысокая температура. Данная реакция является самой медленной стадией в производстве азотной кислоты и проводится при t=10 – 50 ºC.
Параметры, влияющие на скорость гомогенной реакции.
Скорость зависит от константы скорости (изменяется при изменении температуры в соответствии с уравнением Аррениуса) и от движущей силы процесса (степенью удаленности от состояния равновесия). В случае необратимых реакций движущая сила определяется только степенью превращения, т.е. концентрацией реагирующих веществ. В случае обратимых реакций движущая сила реакции может меняться при изменении состояния равновесия. Помимо кинетического фактора в этом случае на скорость реакции влияют факторы, смещающие равновесие.
1.Для обратимых реакций увеличение концентрации реагентов или уменьшение концентрации продуктов вызывают смешение равновесия в сторону продуктов и увеличение скорости прямой реакции. Для обратимых реакций, протекающих в газовой фазе, идущих с уменьшением числа газообразных мол-л увеличение давления способствует протеканию прямой реакции. (с увеличением – наоборот).
2.Для обратимых эндотермических реакций увеличение температуры вызывает увеличение скорости прямой реакц. Для обр. экзотрермич. р-ций зависимость скорости от температуры описывается кривой с максимумом. Вначале увеличение скор. обусловлено ростом константы скорости. Уменьшение скор. при дальнейшем росте температуры происходит из-за уменьшения движущей силы проц.
3. Скорость необр. р-ций растет с ростом температуры за счет роста конст. скор.
19. Какой зависимостью описывается изменение скорости процесса с ростом температуры для обратимой экзотермической реакции: А↔В (∆Н<0)? Каким способом реализуют в промышленности подобного типа процессы?
Ответ:Для данной реакции влияние температуры с т. зр. кинетики и термодинамики различно.
1. Кинетика. В соотв. с ур. Аррениуса с↑ Т ↑ r.
2. Термодинамика. Т.к. реакция – экзотермическая, ↑ Т приводит к смещению равновесия в сторону исходных в-в.
-степень превращ. комп. А, -равновесная степень превр.,
0< <1,
С ↑ Т ↑ k, но равновесие смещается в сторону исх. в-в., т.е. ↓ *. При невысоких температурах рост температуры значительно влияет на константу скорости и ↑ k сказывается сильнее, чем уменьшение движущей силы, с ↑ Т r↑. При достаточно высоких темп. – наоборот. Очевидно, что зависимость скорости реакции от темп. описывается кривой с максимумом и существует оптимальная температура, при которой скор. процесса максимальна при определенной степени превращения . При этом увеличение степени превр. приводит к уменьшению максимальной скорости (т. к. уменьшается макс. движущая сила ) и кривая зависимости r от Т смещается в сторону более низких температур. Линия, соединяющая максимумы на кривых зависимости r от Т при различных степенях превращения – линия оптимальных температур (ЛОТ). В промышленности обратимые экзотермические процессы ведутся по ЛОТ, что позволяет добиться максимальной скорости процесса в каждый момент времени. Для этого процесс ведут с уменьшением температуры при увеличении времени контактирования. В действительности вести процесс точно по ЛОТ невозможно. Процесс ведут по кривой, максимально приближенной к ЛОТ, поочередно пропуская реакционную смесь через зоны реакционного объема, где происходит некоторый саморазогрев смеси и увеличение конверсии, и охлаждая реакционную смесь (конверсия при этом не меняется), например, путем ввода реагентов с байпасной линии. Примеры обратимых экзотермических процессов в промышленности, проводимых по ЛОТ – синтез аммиака из азота и водорода, окисление диоксида серы до триоксида серы при получении серной кислоты.