Реферат по предмету "Химия"


Исследование кинетики реакции хлорирования бензола

Департамент науки и образования РФ
Московская государственная академия тонкой химической технологии
им. М.В. Ломоносова
Домашняя работа
«Исследование кинетики реакции хлорирования бензола»
Выполнила студентка
группы БМ-54
Климук А.И.
Проверил
проф. Темкин О.Н.
Москва, 2005
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕКУЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВЕЩЕСТВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКОВ РЕАКЦИИ ПО КОМПОНЕНТАМ
НАХОЖДЕНИЕ ВИДА ЗАВИСИМОСТИ ТЕКУЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОТ ВРЕМЕНИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКОВ РЕАКЦИЙ МЕТОДОМ НАЧАЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИНТЕГРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ МЕТОДОМ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА СТАТИСТИКИ (٭ )
Расчет дисперсии воспроизводимости
Расчет дисперсии неадекватности
Критерий Фишера.
Анализ коэффициентов
Расчет дисперсии остаточной
Подбор подходящего механизма реакции
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Определение текущих концентраций веществ
По закону сохранения вещества:
/>,
где аi — стехиометрические коэффициенты соответствующих веществ в уравнении реакции;
Сi — концентрации соответствующих веществ.
Концентрация хлора (С2) поддерживается постоянной, поэтому имеем следующую таблицу значений текущих концентраций бензола (С1) и хлорбензола (С3):


С02=0,3










С02=0,9


Т, мин
C1, моль/л
С3, моль/л
C1, моль/л
С3, моль/л
C1, моль/л
С3, моль/л
C1, моль/л
С3, моль/л
 
C01=6
С03=0


С03=0


С03=0
С01=6
С03=0
12
5,925
0,075
5,927
0,073
5,928
0,072
5,931
0,069
24
5,86
0,14
5,853
0,147
5,859
0,141
5,854
0,146
36
5,79
0,21
5,778
0,222
5,784
0,216
5,798
0, 202
48
5,731
0,269
5,711
0,289
5,726
0,274
5,718
0,282
60
5,643
0,357
5,667
0,333
5,638
0,362
5,662
0,338
72
5,57
0,43
5,566
0,434
5,574
0,426
5,598
0,402
96
5,469
0,531
5,455
0,545
5,46
0,54
5,425
0,575
120
5,344
0,656
5,308
0,692
5,324
0,676
5,31
0,69
 
С02=0,6














 
С01=6
 












13
5,921
0,079









--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1,92
0,08












Продолжение таблицы.
86
1,827
0,173












129
1,766
0,234












172
1,692
0,308












215
1,616
0,384












258
1,557
0,443












344
1,426
0,574












430
1,328
0,672












 


С02=0,6














 Т, мин
С01=6
 












6
5,927
0,073












12
5,86
0,14












18
5,78
0,22












24
5,715
0,285












30
5,647
0,353












36
5,573
0,427












48
5,425
0,575












60
5,316
0,684












Определение порядков реакции по компонентам
Для нахождения порядков реакции можно использовать разные методы. Воспользуемся, например, методом начальных скоростей. Для этого необходимо найти начальные скорости. С этой целью проведем статистическую обработку экспериментальных данных для выявления вида зависимости текущих концентраций веществ от времени. Затем, продифференцировав по времени, получим выражение для скорости реакции.
Нахождение вида зависимости текущих концентраций от времени
Экспериментальные данные по текущим концентрациям приведены для продукта реакции – хлорбензола (С3), поэтому поиск модели будем проводить на их основе.
Рассмотрим первые три опыта, т. к. они отвечают требованию воспроизводимости.
Опишем зависимость концентрации хлорбензола (С3) от времени полиномом 1 степени:
Y=B0+B1t    продолжение
--PAGE_BREAK--
Матрица Х:
1
12
1
24
1
36
1
48
1
60
1
72
1
96
1
120
Матрица Хт:
1
1
1
1
1
1
1
1
12
24
36
48
60
72
96
120


Ковариационная матрица
0,491329
-0,00626


-0,00626
0,000107










Матрица(ХтХ) — 1Хт














0,416185
0,34104
0,265896
0, 190751
0,1156069
0,0404624
-0,10982659
-0,2601156


-0,00498
-0,00369
-0,00241
-0,00112
0,0001606
0,0014451
0,00401413
0,0065832


Перемножив матрицы (ХтХ) — 1Хт и матрицу средних значений концентраций С3 по повторяющимся опытам, получим значения коэффициентов уравнения полинома.
Матрица В:
0,012624
0,005562
Т, мин
С3(1)
С3(2)
С3(3)
С3средн
C3 расч
12
0,075
0,073
0,072
0,073
0,079368
24
0,14
0,147
0,141
0,143
0,146112
36
0,21
0,222
0,216
0,216
0,212856
48
0,269
0,289
0,274
0,277
0,2796
60
0,357
0,333
0,362
0,351
0,346344
72
0,43
0,434
0,426
0,43
0,413088
96
0,531
0,545
0,54
0,539
0,546576
120
0,656
0,692
0,676
0,675
0,680064
Дисперсия воспроизводимости: Sy=0.00009925
Дисперсия неадекватности: Sнеад=0,000229
Критерий Фишера: F=2.305
Табличное значение Fт(6, 16) =3,2
F
Ошибка определения коэффициентов:
70,35924
1,03852


Коэффициент Стьюдента
5573,328    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Определение порядка реакции по компоненту А1-бензол. --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
5,7227
17,8571
0,1745
0,1751
0,1746
0,1747
5,643
5,667
5,638
5,6493
17,8571
0,1772
0,1765
0,1774
0,1770
5,57
5,566
5,574
5,5700
17,8571
0,1795
0,1797
0,1794
0,1795
5,469
5,455
5,46
5,4613
17,8571
0,1809
0,1807
0,1813
0,1810
5,344
5,308
5,324
5,3253
17,8571
0,1813
0,1816
0,1817
0,1815
Обозначим Ck/R = Х, 1/С1 = У. Вычисления проводим, как описано выше.
Ковариационная матрица:
(XтX) — 1
0,000392
Полученная матрица коэффициента содержит 1 ячейку, где В= 0,0099.Т. е. значение константы скорости получили равным 0,0099 [л/(моль•ч)].
где k= 0,01 [л/(моль•ч)].
Статистическую обработку проводят по воспроизводимым опытам.
Значение дисперсии воспроизводимости Sвоспр= 1,41907∙10-7
Значение дисперсии неадекватности Sнеад= 3,14∙10-9;
Значение остаточной дисперсии Sост= 1,87∙10-9.
Критерий Фишера F= 3,1; табличное значение Ft= 3,2 для f1= 7, f2= 16. F
Формулы для расчета статистики (٭ )
Расчет дисперсии воспроизводимости
Предварительно считают дисперсию для каждого отдельного опыта:
Su2= (∑(yui-yсред) 2) /f,
где f2 = l-1 – число степеней свободы дисперсии воспроизводимости с учетом того, что 1 степень свободы потрачена на вычисление среднего значения;
l – число повторяющихся воспроизводимых опытов.
Среднее значение дисперсии воспроизводимости по всем опытам:
Sy2= ∑ Su2/n,
где n – число последовательных опытов.
В нашем случае l= 3, n= 8.
Расчет дисперсии неадекватности
S2неад= l∙(∑(yuрасч — yсред) 2) /(n-m)
где m – число коэффициентов модели.
n-m = f1 – число степеней свободы дисперсии неадекватности.
Критерий Фишера
F = S2неад / Sy2
Значение критерия Фишера расчетное сравнивают с табличным значением для соответствующих f1 и f2. Если F
Анализ коэффициентов
Производят оценку точности определения коэффициентов и анализ их значимости.
Дисперсия коэффициентов:
Sbj2= Cji Sy2
где Сji – диагональные элементы ковариационной матрицы.
Критерий Стьюдента:
tj = |bj| / √ Sbj2
Полученное значение критерия сравнивают с некоторым критическим значением, которое находят по таблице для числа степеней свободы f2. Если tj больше критического, то соответствующий коэффициент незначим и может быть исключен из уравнения. После исключения какого-то коэффициента анализ адекватности повторяют.
Расчет дисперсии остаточной
Soc2= (∑∑(yui – ycp) 2) / (nl – m)
Подбор подходящего механизма реакции
Допустим, что реализуется следующий механизм нуклеофильного замещения SN2:
Cl2 + FeCl3 → FeCl4 — + Cl+, k1
C6H6 + Cl+ → C6H5Cl + H+, k2
H+ + FeCl4-↔ FeCl3 + HCl, k3
Кинетическое уравнение для механизма SN2 выглядит следующим образом:
R = d [C6H5Cl] / dt = k2 [C6H6] [Cl+],
Скорость реакции по SN2 зависит от концентрации начального субстрата и нуклеофила. В качестве нуклеофила выступает частица Cl+.Т. к. концентрация хлора поддерживается постоянной, то ограничивающим фактором для количества образованной частицы Cl+ будет концентрация катализатора.Т. е. частиц Cl+ не может образоваться больше, чем присутствует в системе катализатора.Т. к. катализатор не образуется и не расходуется в системе, то в кинетическое уравнение войдет его суммарная концентрация.
Таким образом, получаем следующее кинетическое уравнение:
R = k2 [C6H6] [FeCl3] ∑, где [C6H6] = С1, [FeCl3] = Ск.
Первая стадия является лимитирующей.
Вид кинетического уравнения совпадает с выведенным по расчетам, значит, наш механизм является подходящим для описания эксперимента.
Список используемой литературы
1. К.Ю. Одинцов, Л.Г. Брук, О.Н. Темкин, «Статистическая обработка результатов кинетических исследований». – М.: МИТХТ, 2000, 52с.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Методика преподавания истории
Реферат Методика изучения элементов математического моделирования в курсе математики 5-6 классов
Реферат Место школы в системе образования страны
Реферат Методика проведения лабораторно-практических работ по экономике в школе
Реферат Преемственность и перспективность в работе по русскому языку между I-III
Реферат Методика обучения истории в начале XX века
Реферат Логоритмика как эффективный метод в работе с речевыми нарушениями у детей
Реферат Правовой режим земель крестьянских (фермерских) хозяйств
Реферат Программа-отладчик микроконтроллера I8051 (К1816ВЕ51)
Реферат Методика преподавания подраздела "Электротехника"
Реферат SWOT- анализ
Реферат Методика и технология работы социального педагога с педагогически запущенными детьми
Реферат Трансакционные издержки: сущность и динамика в российской экономике
Реферат Медицинская стерилизация
Реферат Бритты и Рим