Кинетика гетерогенных реакций. Миттова И.Я - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

12
1
iei
i
ddndn
dtdtdt
ξ
ν

=−


(52)
То есть скорость пропорциональна разнице между скоростью изменения
числа молей i - го компонента в целом в системе и скоростью подвода того же
компонента извне.
Пример 1. Окисление металла.
2
1
2
NiONiO
+→
2
2
const,0
O
O
dn
P
==
. Тогда скорость реакции равна
22
2
1
2
eOeO
O
dndn
d
dtdtdt
ξ
ν
=−= (53)
Таким образом , скорость реакции определяется скоростью подвода О
2
из-
вне, необходимой для компенсации его убыли за счет реакции с металлом .
Выразим скорость через изменение количества Ni. Скорость подвода его
извне равна 0, т.е.
0=
dt
nd
Nie
. Тогда получим то же соотношение, что и для за-
крытой системы:
1
NiNi
Ni
ddndn
dtdtdt
ξ
ν
==−
(54)
Здесь Ni – лимитирующий реагент, поэтому можно записать :
2
000
12
eO
NiNi
NiNiNi
dn
dddn
dtndtndtndt
ανξ
=−=−= .
Полное изменение массы в системе за время dt будет определяться :
iiiei
iii
dmMddm
νξ=+
∑∑∑
(55)
Изменение массы за счет реакции, как и в сложной закрытой системе, рав -
но нулю.
∑
=
i
ii
M 0
ν
. Это закон сохранения массы в ходе химической реак -
ции, описываемой стехиометрическим уравнением
0
ii
i
A
ν
=
∑
. Следовательно:
ieie
ii
dmdmdmdm
===
∑∑
(56)
Закон сохранения массы для случая открытой системы с одной реакцией
будет сформулирован так : полное изменение массы в системе за время dt равно
количеству вещества, поступившему в систему за то же время. Здесь обмен со
средой – только по О
2
, поэтому полное изменение массы в системе:
22
OeO
dmMdn
=
и можно записать :
22
0
22
;
ONiO
ddmddm
dtMdtdtnMdt
ξα
==
, то есть можно следить за реакцией с помощью
термовесов, регистрируя изменение массы системы во времени. 
                                                12
                                 dξ 1  dni de ni 
                                   =        −                             (52)
                                 dt ν i  dt   dt 
     Т о есть скорость пропорционал ь на разнице м еж ду скорость ю изм енения
числ а м ол ей i-го ком понента в цел ом в систем е и скорость ю подвода того ж е
ком понентаизвне.
П рим ер 1. О кисл ением етал л а.
       1
Ni +     O 2 → NiO
       2
                   dnO2
PO2 = const,              = 0 . Т огдаскорость реакции равна
                    dt
                              dξ     1 de nO2     de nO2
                                 =−           =2                              (53)
                              dt    ν O2 dt        dt
     Т аким образом , скорость реакции определ яется скорость ю подвода О 2 из-
вне, необходим ой дл я ком пенсации его убы л и засчет реакции см етал л ом .
     В ы разим скорость через изм енение кол ичества Ni. С корость подвода его
                            d e n Ni
извнеравна0, т.е.                    = 0 . Т огдапол учим то ж е соотношение, что и дл я за-
                               dt
кры той систем ы :
                               dξ     1 dnNi    dn
                                  =          = − Ni                                    (54)
                               dt ν Ni dt        dt
Здесь Ni – л им итирую щ ий реагент, поэтом ум ож но записать :
dα      ν dξ        1 dnNi   2 de nO2
     = − Ni
         0
               =− 0        = 0         .
 dt     nNi dt     nNi dt   nNi dt
П ол ноеизм енением ассы в систем езаврем я dt будет определ ять ся:
                              ∑ dmi = ∑ν i M i dξ + ∑ de mi
                                       i        i           i
                                                                                       (55)

    И зм енение м ассы за счет реакции, как и в сл ож ной закры той систем е, рав-
но нул ю . ∑ν i M i = 0 . Э то закон сохранения м ассы в ходе хим ической реак-
               i
ции, описы ваем ой стехиом етрическим уравнением 0 = ∑ν i Ai . С л едовател ь но:
                                                                   i

                                     dm = ∑ dmi = ∑ de mi = de m                       (56)
                                           i         i
     Закон сохранения м ассы дл я сл учая откры той систем ы с одной реакцией
будет сф орм ул ирован так: пол ноеизм енением ассы в систем езаврем я dt равно
кол ичествувещ ества, поступившем ув систем уза то ж е врем я. Здесь обм ен со
средой – тол ь ко по О 2, поэтом упол ноеизм енением ассы в систем е:
dm = M O2 de nO2 и м ож но записать :
dξ     2 dm dα         2 dm
    =         ;    = 0          , то есть м ож но сл едить зареакцией спом ощ ь ю
 dt M O2 dt     dt nNi M O2 dt
терм овесов, регистрируя изм енением ассы систем ы во врем ени.

Страницы