Động học các phản ứng phức tạp | Tài liệu môn Hóa lý 2 | Đại học Bách khoa hà nội

Động học các phản ứng phức tạp. Tài liệu trắc nghiệm môn Phân tích bằng công cụ giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

7. Đng hc các phn ng phc tp
7.1 Phn ng thun nghch
Xét trường hp phn ng thun nghch bc nht:
1
0:
:
:
t
n
k
k
AB
t a b
t t a x b x
t t a x b x
=
= +
= +
Trong đó: - k
t
, k
n
lần lượt là hng s tốc độ phn ng thun và phn ng nghch.
- a, b là nồng độ ban đầu ca A và B
- x và
x
lần lượt là lượng chất A đã phản ng ti thời điểm t
1
và thi điểm cân
bng.
Tốc độ phn ng thun, phn ng nghch bc nht là:
.( )
tt
v k a x=−
.( )
nn
v k b x=+
Tốc độ tng cng ca phn ng là:
( ) ( )
t n t n
dx
v v k a x k b x
dt
= = + +
Giải phương trình tích phân có:
( ). ln
tn
x
k k t
xx
+=
Ti thi điểm cân bng:
t
cb
n
k
bx
K
a x k
+
==
7.2 Phn ng song song
Định nghĩa: phn ng song song là phn ng chmt chất đu tham gia vào các phn
ng tao ra các sn phẩm theo các hướng khác nhau.
Xét trường hợp đơn gin nht là hai phn ng song song bc nht mt chiu:
Tốc độ phn ng th nht và th hai là :
(1) ;
2
22
()
dx
v k a x
dt
= =
(2)
Vn tc tiêu th A theo hai phn ng song song là:
1 2 1 2
12
()
( ).( )
d x x dx dx
dx
v k k a x
dt dt dt dt
+
= = = + = +
Tích phân ta có:
12
[]
( ). ln ln
[]
o
t
A
a
k k t
a x A
+ = =
Dùng các phép biến đổi ta có:
12
12
12
( ).
( ).
1
1
12
( ).
2
2
12
[ ] [ ] .
.[ ]
(1 )
.[ ]
(1 )
[]
k k t
A t o
k k t
o
B
k k t
o
C
A B C o
C A A e
kA
C x e
kk
kA
C x e
kk
C C C a A
−+
−+
−+
==
= =
+
= =
+
+ + = =
Ly p.t (1) chia (2) và tích phân ta có:
11
22
xk
xk
=
Tng quát: Nồng độ cht sn phm trong phn ng song song t l thun vi hng s tc
độ phn ứng tương ứng:
1 2 1 2
: :...: : :...:
nn
x x x k k k=
7.3 Phn ng ni tiếp
Định nghĩa: các phản ng gi là ni tiếp nếu mt sn phẩm được to ra phn ng này
li b tiêu th trong phn ng khác.
Xét trường hợp đơn giản nht: hai phn ng ni tiếp bc nht:
12
1
0 : 0 0
:
kk
A B C
ta
t t a x x y y
⎯⎯ ⎯⎯
=
=
S dụng định nghĩa tốc độ phn ứng, ĐL tác dụng khối lượng, tích phân ta thu đưc biu thc
tính nồng độ các chất như sau:
11
12
12
..
..
1
12
..
21
2 1 2 1
. [ ] .
.[ ] .( )
[ ] . 1 . .
k t k t
Ao
k t k t
Bo
k t k t
Co
A B C
C a x a e A e
k
C x y A e e
kk
kk
C y A e e
k k k k
C C C a
−−
−−
−−
= = =
= =

= = +

−−

+ + =
Ngoài ra, cn phản xác định thời điểm t
max
khi nồng độ B đạt cực đại:
1 max 2 max
12
max
12
..
1
12
ln ln
.[ ] .( )
k t k t
Bo
kk
t
kk
k
C A e e
kk
−−
=
=−
| 1/3

Preview text:

7. Động học các phản ứng phức tạp
7.1 Phản ứng thuận nghịch
Xét trường hợp phản ứng thuận nghịch – bậc nhất: kt A B kn t = 0 : a b
t = t : a x b + x 1
t = t : a x b + x   
Trong đó: - kt, kn lần lượt là hằng số tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch.
- a, b là nồng độ ban đầu của A và B
- x và x lần lượt là lượng chất A đã phản ứng tại thời điểm t1 và thời điểm cân bằng.
Tốc độ phản ứng thuận, phản ứng nghịch – bậc nhất là:
v = k .(a x) t t
v = k .(b + x) n n dx
Tốc độ tổng cộng của phản ứng là:
= v v = k (a x) + k (b + x) t n t n dt x
Giải phương trình tích phân có: (k + k ).t = ln  t n x xb + x k
Tại thời điểm cân bằng:  t K = = cb a x kn 7.2 Phản ứng song song
Định nghĩa: phản ứng song song là phản ứng chỉ có một chất đầu tham gia vào các phản
ứng tao ra các sản phẩm theo các hướng khác nhau.
Xét trường hợp đơn giản nhất là hai phản ứng song song bậc nhất một chiều:
Tốc độ phản ứng thứ nhất và thứ hai là : dx dx 1 v =
= k (a x) (1) ; 2 v =
= k (a x) (2) 1 1 dt 2 2 dt
Vận tốc tiêu thụ A theo hai phản ứng song song là: dx
d (x + x ) dx dx 1 2 1 2 v = = = +
= (k + k ).(a x) 1 2 dt dt dt dt a [ ] A Tích phân ta có:
(k + k ).t = ln = ln o 1 2 a x [ ] A t −( + 1 k k2 ). C  = [ ] A = [ ] A . t e A t ok .[ ] A  1 o −( + 1 k k2 ). C = x = (1 te ) B 1  k + k
Dùng các phép biến đổi ta có: 1 2  k .[ ] A  2 o −( + 1 k k2 ). C = x = (1 te ) C 2  k + k 1 2 C
+ C + C = a = [ ] AA B C o x k
Lấy p.t (1) chia (2) và tích phân ta có: 1 1 = x k 2 2
Tổng quát: Nồng độ chất sản phẩm trong phản ứng song song tỉ lệ thuận với hằng số tốc
độ phản ứng tương ứng: x : x :...: x = k : k :...: k 1 2 n 1 2 n 7.3 Phản ứng nối tiếp
Định nghĩa: các phản ứng gọi là nối tiếp nếu một sản phẩm được tạo ra ở phản ứng này
lại bị tiêu thụ trong phản ứng khác.
Xét trường hợp đơn giản nhất: hai phản ứng nối tiếp bậc nhất: 1 k k2 A ⎯⎯ → B ⎯⎯→C t = 0 : a 0 0
t = t : a x x y y 1
Sử dụng định nghĩa tốc độ phản ứng, ĐL tác dụng khối lượng, tích phân ta thu được biểu thức
tính nồng độ các chất như sau: −k .tk .t 1 1 C  = a x = . a e = [ ] A .e A ok  1 − − 1 k .t k2 .
C = x y = .[ ] A .( t ee ) B ok k  1 2   k   − k 2 − 1 k .t 1 k2 . C = y = [ ] A . 1− .e + . t e C o    k k k k  2 1 2 1  C
+ C + C = aA B C
Ngoài ra, cần phản xác định thời điểm tmax khi nồng độ B đạt cực đại:  ln k − ln k 1 2 t =  max  k k 1 2  k  1 − − 1 k .tmax k2 .tmax C = .[ ] A .(ee ) B ok k  1 2