Степень превращения

Степень превращения вещества А: а — низкая.  [3]

Степенью превращения вещества в химической реакции называется отношение числа молей вещества, вступившего в реакцию, к исходному числу молей этого вещества.  [4]

Найти степень превращения вещества А, при которой стоимость производства единицы продукта R будет минимальной, если стоимость исходного вещества А составляет а руб / кмоль, реактор имеет объем V ма, начальная концентрация вещества А, подаваемого в реактор со скоростью РАо кмоль / сек, равна САО кмоль / м3, а капитальные и эксплуатационные затраты составляют у руб / сек.  [5]

Поскольку степень превращения вещества А за один проход через реактор мала, то можно принять дифференциальный метод исследования кинетики реакции.  [6]

Определить степень превращения вещества А при скорости подачи va 0 5 10 8 м3 с — и следующих условиях: 1) реактор работает в адиабатическом режиме; 2) потери теплоты составляют QnoT-0 ll ( t — tOKr) кВт при окр 5 С.  [7]

Поскольку степень превращения вещества А за один проход через реактор мала, то можно принять дифференциальный метод исследования кинетики реакции.  [8]

ХА — степень превращения вещества А, достигнутая в реакторе идеального смешения.  [9]

Построить график зависимости степени превращения вещества А ( в пределах от 0 до 70 %), если начальная температура системы равна 413 К.  [10]

Построить график зависимости степени превращения вещества А ( в пределах от 0 до 70 %), если начальная температура системы равна 413 К.  [11]

Точность определения k зависит от степени превращения вещества в реакторе. Аналогичные выводы получены и для других параметров. Степень превращения в проточном реакторе более чувствительна к изменению константы скорости реакции dx / dk, нежели в безградиентном. Поэтому проточный реактор при идеальной организации в нем процесса имеет преимущества перед безградиентным для сравнения катализаторов разной активности в случае одинаковой точности измерения параметров процесса.  [12]

Величина СА представляет собой меру степени превращения вещества А в продукт Р ( если в системе протекает реакция однонаправленная, без побочных реакций), а количество CAqP-мера количества продукции в единицу времени.  [13]

В этой работе показано, что степень превращения вещества по одномерной модели выше или равна степени превращения, рассчитанной по двухмерной модели.  [14]

Для гетерогенных систем выведены уравнения расчета степени превращения веществ в газовой и твердой фазах; эти уравнения можно найти в отдельных опубликованных работах.  [15]

Страницы:    9ensp;9ensp;1  9ensp;9ensp;2  9ensp;9ensp;3  9ensp;9ensp;4

Поделиться ссылкой:

Селективность, выход, степень превращения

Допустим, что в результате сложного химического превращения получается несколько продуктов – целевой и нежелательный (побочный). В упрощенной стехиометрической записи

Под селективностью понимается отношение целевого продукта R, полученного в результате реакции, к количеству превращенного исходного вещества А

где NR и NA – количество молей вещества R и А.

Значение селективности изменяется от 0 до 1.

Выход определяется как отношение количества полученного целевого продукта R к количеству вещества, загруженного в реактор

Выход может меняться от 0 до 1.

Получаем зависимость Ф = &#&66; &#&67;

Полная или интегральная селективность – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на реакцию.

Мгновенная или дифференциальная селективность — отношение скорости превращения исходных реагентов в целевой продукт, к суммарной скорости расходования исходных реагентов.

Степень превращения

Степень превращения — количество прореагировавшего реагента, отнесенное к его исходному количеству.

Для простейшей реакции

Количество вещества заменяется на его концентрацию, что правомерно при постоянных значениях объема аппарата и объемного расхода потока.

где — концентрация на входе в реактор или в начале периодического процесса,

— концентрация на выходе из реактора или текущий момент периодического процесса.

Для произвольной реакции, например,

в соответствии с определением расчетная формула такая же:

Если в реакции несколько реагентов, то степень превращения можно считать по каждому из них, например, для реакции

Зависимость степени превращения от времени реакции определяется изменением концентрации реагента от времени. В начальный момент времени, когда ничего не превратилось, степень превращения равна нулю. Затем, по мере превращения реагента, степень превращения растет. Для необратимой реакции, когда ничто не мешает реагенту израсходоваться полностью, ее значение стремится (рис.1) к единице (100%).

Чем больше скорость расходования реагента, определяемая значением константы скорости, тем быстрее растет степень превращения, что представлено на рисунке.

Если реакция обратимая. то при стремлении реакции к равновесию степень превращения стремится к равновесному значению, величина которого зависит от соотношения констант скоростей прямой и обратной реакции (от константы равновесия) (рис.2).

Выход целевого продукта

Выход продукта — количество реально полученного целевого продукта, отнесенное к количеству этого продукта, которое получилось бы, если бы весь реагент перешел в этот продукт (к максимально возможному количеству получившегося продукта).

Или (через реагент): количество реагента, реально перешедшего в целевой продукт, отнесенное к исходному количеству реагента.

Для простейшей реакции выход. а имея в виду, что для этой реакции. т.е. для простейшей реакции выход и степень превращения — это одна и та же величина. Если превращение проходит с изменением количества веществ, например. то в соответствии с определением стехиометрический коэффициент должен войти в расчетное выражение. В соответствии с первым определением воображаемое количество продукта, получившегося из всего исходного количества реагента, будет для этой реакции в два раза меньше, чем исходное количество реагента, т.е. и расчетная формула. В соответствии со вторым определением количество реагента, реально перешедшее в целевой продукт будет в два раза больше, чем образовалось этого продукта, т.е. тогда расчетная формула. Естественно, что оба выражения одинаковы.

Для более сложной реакции расчетные формулы записываются точно так же в соответствии с определением, но в этом случае выход уже не равен степени превращения. Например, для реакции Здесь и далее за целевой продукт будем принимать вещество.

Если в реакции несколько реагентов, выход может быть рассчитан по каждому из них, если к тому же несколько целевых продуктов, то выход можно считать на любой целевой продукт по любому реагенту.

Как видно из структуры расчетной формулы (в знаменателе находится постоянная величина), зависимость выхода от времени реакции определяется зависимостью от времени концентрации целевого продукта. Так, например, для реакции эта зависимость выглядит как на рис.3.

Молекулярность реакции – число молекул, участвующих в элементарном акте реакции. В отличие от порядка реакции. эта величина – целая и положительная.

Реакции необратимые – реакции, в которых общая скорость процесса определяется скоростью прямой реакции (см. также ур-ние реакции кинетическое )

обратимые – реакции, в которых скорость прямой и обратной реакций соизмеримы;

параллельные – реакции, в которых взятые вещества реагируют одновременно в двух или более направлениях;

последовательные – реакции, протекающие через ряд стадий, в каждой из которых претерпевает превращение продукт, образовавшийся на предыдущем этапе.

(*) здесь x — количество вещества А, прореагировавшего к моменту времени t.

Цепные реакции (ц.р.)- сложные реакции, протекающие через ряд регулярно повторяющихся элементарных реакций с участием радикалов, атомов или ионов. В ц.р. выделяют три стадии: зарождения цепи, развитие ее и обрыв. Энергия активации ц.р. в основном определяется EА зарождения цепи.Звено цепи — это совокупность последовательных элементарных актов, приводящая к возрождению первоначально вошедшего в реакцию активного центра. Длиной цепи называют число полных звеньев, приходящихся в среднем на каждый исходный свободный радикал, она равна отношению скорости образования продукта к скорости образования активных частиц. Ц.р. называют неразветвленными . если в процессе развития цепи число свободных валентностей в звене цепи остается постоянным; если же их количество увеличивается — реакции определяют как разветвленные .

Элементарные реакции — реакции, протекающие в одну стадию, механизм которых передается стехиометрическим уравнением.

Система термодинамическая (т.с.) – материальный объект, выделенный из внешней среды с помощью реально существующей или воображаемой граничной поверхности и способный обмениваться с другими телами энергией и (или) веществом. Состояние т.с. характеризуется совокупностью термодинамических переменных (параметров состояния ).

Cистема открытая – т.с. которая может обмениваться веществом с другими системами;
закрытая – т.с. которая не может обмениваться веществом с другими системами;
изолированная – т.с. которая не может обмениваться ни энергией ни веществом с другими системами;
гетерогенная – т.с. состоящая из отдельных систем, разграниченных поверхностями раздела, на которых происходит скачкообразное изменение свойств;
гомогенная – т.с. между любыми частями которой нет поверхностей раздела, и свойства меняются монотонно.

скорость реакции общая [[концентрация]. [время] -1 ] – изменение количества реагирующих веществ в единицу времени в единице реакционного пространтва; зависит от природы веществ, их концентрации, температуры, присутствия катализаторов. Для химической реакции

Скорость химической реакции в данный момент времени пропорциональна произведению текущих концентраций реагирующих веществ, возведенных в некоторые степени (закон действующих масс ): w = k . [A] a [B] b [C] c .

скорость реакции по веществу [[концентрация]. [время] -1 ] – изменение количества этого вещества в единицу времени в единице объема:

температурная зависимость — для большинства реакций скорость увеличивается в 2 4 раза при нагревании на 10 o С (правило Вант-Гоффа ):

Состояние стандартное (с.с.) – состояние термодинамической системы, при котором значения некоторых термодинамических функций принимаются за начало отсчета для этих функций.

Для индивидуальных твердых и жидких веществ за с.с. при температуре Т принята модификация, устойчивая при данной Т и Р o = 1.013. 10 5 Па;

для газа с.с. — гипотетическое (или реальное) состояние, при котором газ, находясь при Р o = 1.013. 10 5 Па, подчиняется законам идеальных газов;

для растворов используют симметричную (1) и несимметричную (2) систему сравнения. (1) — за с.с. берут состояние соответствующих индивидуальных веществ при тех же Т и Р и в том же фазовом состоянии, что и раствор; (2) — с.с. растворенного в-ва — состояние компонента в бесконечно разбавленном растворе, а с.с. растворителя — состояние индивидуального в-ва.

Степень диссоциации – отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул. Для бинарного слабого электролита может быть выражена через константу диссоциацииКд (закон разведения Оствальда ), концентрацию с (разведениеV ) и эквивалентную электропроводность :

Степень превращенияi – отношение количества молей i -го вещества, вступившего в реакцию (x ), к исходному числу молей этого вещества. Для реакции

Для реакций любого типа максимальный выход продукта реакции достигается тогда, когда исходные вещества взяты в стехиометрических количествах.

Прим. для реакции A + B 2 C ; = 0; Ka = , ,
(здесь x — не мольная доля, а количество вещества в молях). В данном примере (при = 0) состав реакционной газовой смеси не зависит от давления.

  • реакции с изменением числа молекул
  • ( не зависит от единиц измерения и численно совпадает с давлением, выраженным в атмосферах). Выход продукта зависит от общего давления.

    Расчет по константам скорости (см. реакции сложные ).

    Для простейшей реакции Степень превращения

    где Степень превращения— концентрация на входе в реактор или в начале периодического процесса,

    Степень превращения— концентрация на выходе из реактора или текущий момент периодического процесса.

    Для произвольной реакции, например,

    Степень превращения,

    в соответствии с определением расчетная формула такая же:

    Степень превращенияСтепень превращения.

    Если в реакции несколько реагентов, то степень превращения можно считать по каждому из них, например, для реакции

    Степень превращения

    Степень превращения

    Зависимость степени превращения от времени реакции определяется изменением концентрации реагента от времени. В начальный момент времени, когда ничего не превратилось, степень превращения равна нулю. Затем, по мере превращения реагента, степень превращения растет. Для необратимой реакции, когда ничто не мешает реагенту израсходоваться полностью, ее значение стремится (рис.1) к единице (100%).

    Степень превращения

    Чем больше скорость расходования реагента, определяемая значением константы скорости, тем быстрее растет степень превращения, что представлено на рисунке.

    Если реакция обратимая Степень превращения, то при стремлении реакции к равновесию степень превращения стремится к равновесному значению, величина которого зависит от соотношения констант скоростей прямой и обратной реакции (от константы равновесия) (рис.2).

    Степень превращения

    Выход целевого продукта

    Выход продукта – количество реально полученного целевого продукта, отнесенное к количеству этого продукта, которое получилось бы, если бы весь реагент перешел в этот продукт (к максимально возможному количеству получившегося продукта).

    Или (через реагент): количество реагента, реально перешедшего в целевой продукт, отнесенное к исходному количеству реагента.

    Для простейшей реакции Степень превращениявыход Степень превращения, а имея в виду, что для этой реакции Степень превращения, Степень превращения, т.е. для простейшей реакции выход и степень превращения – это одна и та же величина. Если превращение проходит с изменением количества веществ, например, Степень превращения, то в соответствии с определением стехиометрический коэффициент должен войти в расчетное выражение. В соответствии с первым определением воображаемое количество продукта, получившегося из всего исходного количества реагента, будет для этой реакции в два раза меньше, чем исходное количество реагента, т.е. Степень превращения, и расчетная формула Степень превращения. В соответствии со вторым определением количество реагента, реально перешедшее в целевой продукт будет в два раза больше, чем образовалось этого продукта, т.е. Степень превращения, тогда расчетная формула Степень превращения. Естественно, что оба выражения одинаковы.

    Для более сложной реакции расчетные формулы записываются точно так же в соответствии с определением, но в этом случае выход уже не равен степени превращения. Например, для реакции[2] Степень превращения, Степень превращения.

    Если в реакции несколько реагентов, выход может быть рассчитан по каждому из них, если к тому же несколько целевых продуктов, то выход можно считать на любой целевой продукт по любому реагенту.

    Как видно из структуры расчетной формулы (в знаменателе находится постоянная величина), зависимость выхода от времени реакции определяется зависимостью от времени концентрации целевого продукта. Так, например, для реакции Степень превращенияэта зависимость выглядит как на рис.3.

    Степень превращения

    Определение селективности отличается от определения выхода только одним словом. Если в определение выхода входит понятие «общее исходное количество реагента», в случае селективности оно заменяется на «количество прореагировавшего реагента».

    Селективность – количество реально полученного целевого продукта, отнесенное к количеству этого продукта, которое получилось бы, если бы весь прореагировавший реагент перешел в этот продукта.

    Или (через реагент): количество реагента, реально перешедшего в целевой продукт, отнесенное к количеству прореагировавшего реагента. Количество прореагировавшего реагента определяется разностью концентраций реагента в начале реакции и в текущий момент времени (на входе в реактор и на выходе из него),т.е. Степень превращения.

    Для простейшей реакции Степень превращенияселективность Степень превращения, а имея в виду, что для этой реакции Степень превращения, Степень превращения, т.к. в простейшей реакции нет побочных продуктов. Если превращение проходит с изменением количества веществ, например, Степень превращения, то в соответствии с определением стехиометрический коэффициент должен войти в расчетное выражение. В соответствии с первым определением воображаемое количество продукта, получившегося из прореагировавшего количества реагента, будет для этой реакции в два раза меньше, чем прореагировавшее количество реагента, т.е. Степень превращения, и расчетная формула Степень превращения. В соответствии со вторым определением количество реагента, реально перешедшее в целевой продукт будет в два раза больше, чем образовалось этого продукта, т.е. Степень превращения, тогда расчетная формула Степень превращения. Естественно, что оба выражения одинаковы.

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *