15
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 |
|||||||
26 |
5,844 |
0,156 |
|||||||
39 |
5,763 |
0,237 |
|||||||
52 |
5,699 |
0,301 |
|||||||
65 |
5,61 |
0,39 |
|||||||
78 |
5,572 |
0,428 |
|||||||
104 |
5,425 |
0,575 |
|||||||
130 |
5,287 |
0,713 |
|||||||
|
С02=0,6 |
||||||||
|
С01=4 |
|
|||||||
20 |
3,92 |
0,08 |
|||||||
40 |
3,837 |
0,163 |
|||||||
60 |
3,76 |
0,24 |
|||||||
80 |
3,685 |
0,315 |
|||||||
100 |
3,626 |
0,374 |
|||||||
120 |
3,565 |
0,435 |
|||||||
160 |
3,419 |
0,581 |
|||||||
200 |
3,247 |
0,753 |
|||||||
|
С02=0,6 |
||||||||
|
С01=2 |
|
|||||||
43 |
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
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<Fт; модель адекватна. Ошибка определения коэффициентов: |
||||||
70,35924 |
1,03852 |
|||||
Коэффициент Стьюдента |
||||||
5573,328 |
186,7177 |
Т>Tкр |
||||
Коэффициент Стьюдента табличный: |
Ткр=2.31 |
|||||
Все коэффициенты уравнения значимы, модель адекватна.
Y=0.012624+0.005562
Проверим графически соответствие модели экспериментальным данным.
Для этого построим кривые зависимости текущих концентраций от времени и с помощью линии тренда найдем вид уравнения.
Данные для построения графиков.
№ опыта |
1 |
2 |
3 |
5 |
|
Т, мин |
С3, моль/л |
С3, моль/л |
С3, моль/л |
С3, моль/л |
|
12 |
0,075 |
0,073 |
0,072 |
0,069 |
|
24 |
0,14 |
0,147 |
0,141 |
0,146 |
|
36 |
0,21 |
0,222 |
0,216 |
0, 202 |
|
48 |
0,269 |
0,289 |
0,274 |
0,282 |
|
60 |
0,357 |
0,333 |
0,362 |
0,338 |
|
72 |
0,43 |
0,434 |
0,426 |
0,402 |
|
96 |
0,531 |
0,545 |
0,54 |
0,575 |
|
120 |
0,656 |
0,692 |
0,676 |
0,69 |
|
Константы в выражении, полученном графически, сравнимы с расчетными в уравнении полинома. Значения начальных скоростей примерно одинаковы. За истинные будем принимать расчетные значения.
Значение начальной скорости в рассматриваемом опыте: R0=0,0056 (моль/(л ч)).
Определим выражения для скоростей реакций по остальным опытам.
Опыт 4:
Рассчитанное выражение для зависимости концентрации хлорбензола от времени разобранным выше матричным методом:
Y=0.012624+0.005134t
МатрицаХ: |
||||||||
1 |
13 |
|||||||
1 |
26 |
|||||||
1 |
39 |
|||||||
1 |
52 |
|||||||
1 |
65 |
|||||||
1 |
78 |
|||||||
1 |
104 |
|||||||
1 |
130 |
|||||||
Матрица Хт: |
||||||||
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
13 |
26 |
39 |
52 |
65 |
78 |
104 |
130 |
|
Матрица Xт·X: |
||||||||
8 |
507 |
|||||||
507 |
43095 |
|||||||
Ковариационная матрица |
||||||||
0,491329 |
-0,00578 |
|||||||
-0,00578 |
9,12E-05 |
|||||||
Матрица (Xт·X) - 1·Xт: |
||||||||
0,416185 |
0,34104 |
0,265896 |
0, 190751 |
0,1156069 |
0,0404624 |
-0,10982659 |
-0,2601156 |
|
-0,00459 |
-0,00341 |
-0,00222 |
-0,00104 |
0,0001482 |
0,0013339 |
0,003705351 |
0,0060768 |
|
Матрица коэффициентов полинома В: |
||||||||
0,012624 |
||||||||
0,005134 |
||||||||
Т, мин |
С3, моль/л |
|||||||
13 |
0,079 |
|||||||
26 |
0,156 |
|||||||
39 |
0,237 |
|||||||
52 |
0,301 |
|||||||
65 |
0,39 |
|||||||
78 |
0,428 |
|||||||
104 |
0,575 |
|||||||
130 |
0,713 |
|||||||
По уравнению кривой, построенной по экспериментальным данным, и расчетному выражению значения начальной скорости близки. Примем как более точное расчетное значение: R0=0,0051 (моль/(л ч)).
Опыт 6.
Определение выражения для скорости матричным методом. Для этого получим выражение для зависимости концентрации от времени и продифференцируем его по времени.
МатрицаХ: |
||||||||
1 |
20 |
|||||||
1 |
40 |
|||||||
1 |
60 |
|||||||
1 |
80 |
|||||||
1 |
100 |
|||||||
1 |
120 |
|||||||
1 |
160 |
|||||||
1 |
200 |
|||||||
Матрица Хт: |
||||||||
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
20 |
40 |
60 |
80 |
65 |
120 |
160 |
200 |
|
Матрица Xт·X: |
||||||||
8 |
780 |
|||||||
745 |
98500 |
|||||||
Ковариационная матрица |
||||||||
0,491329 |
-0,00376 |
|||||||
-0,00376 |
3,85E-05 |
|||||||
Матрица (Xт·X) - 1·Xт: |
||||||||
0,416185 |
0,34104 |
0,265896 |
0, 190751 |
0,1156069 |
0,0404624 |
-0,10982659 |
-0,2601156 |
|
-0,00299 |
-0,00222 |
-0,00145 |
-0,00067 |
9,634E-05 |
0,0008671 |
0,002408478 |
0,0039499 |
|
МатрицаВ: |
||||||||
0,013948 |
||||||||
0,003627 |
||||||||
Рассчитанное выражение для зависимости концентрации от времени:
Y=0.013948+0.003627t
Найдем графическое выражение.
Экспериментальные данные:
Т, мин |
С3 эксп. |
|
20 |
0,08 |
|
40 |
0,163 |
|
60 |
0,24 |
|
80 |
0,315 |
|
100 |
0,374 |
|
120 |
0,435 |
|
160 |
0,581 |
|
200 |
0,753 |
|
Значения начальных скоростей по графику и расчетное одного порядка, примем расчетное значение за истинное: R=0,0036 (моль/(л ч)).
Опыт 7.
Определение выражения для зависимости текущей концентрации от времени матричным методом.
Матрица Х:
1 |
43 |
||||
1 |
86 |
||||
1 |
129 |
||||
1 |
172 |
||||
1 |
215 |
||||
1 |
258 |
||||
Продолжение.
1 |
344 |
|||||||
1 |
430 |
|||||||
Матрица Хт: |
||||||||
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
43 |
86 |
129 |
172 |
65 |
258 |
344 |
430 |
|
Матрица Xт·X: |
||||||||
8 |
1677 |
|||||||
1527 |
439245 |
|||||||
Ковариационная матрица |
||||||||
0,491329 |
-0,00175 |
|||||||
-0,00175 |
8,34E-06 |
|||||||
Матрица(Xт·X) 1·Xт: |
||||||||
0,416185 |
0,34104 |
0,265896 |
0, 190751 |
0,1156069 |
0,0404624 |
-0,10982659 |
-0,260115 |
|
-0,00139 |
-0,00103 |
-0,00067 |
-0,00031 |
4,481E-05 |
0,0004033 |
0,001120222 |
0,0018372 |
|
Матрица коэффициентов полинома В: |
||||||||
0,037746 |
||||||||
0,00153 |
||||||||
Уравнение зависимости выглядит следующим образом:
Y=0.037746+0.00153t
Определение графическим способом.
Экспериментальные данные:
Т, мин |
С3 эксп. |
|
43 |
0,08 |
|
86 |
0,173 |
|
129 |
0,234 |
|
172 |
0,308 |
|
215 |
0,384 |
|
258 |
0,443 |
|
344 |
0,574 |
|
430 |
0,672 |
|
Значение начальной скорости: R=0,0015 (моль/(л ч)).
Опыт 8.
Нахождение вида зависимости концентрации от времени матричным способом.
Матрица Х:
1 |
6 |
|||||||
1 |
12 |
|||||||
1 |
18 |
|||||||
1 |
24 |
|||||||
1 |
30 |
|||||||
1 |
36 |
|||||||
1 |
48 |
|||||||
1 |
60 |
|||||||
Матрица Хт: |
||||||||
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
6 |
12 |
18 |
24 |
65 |
36 |
48 |
60 |
|
Матрица Xт·X: |
||||||||
8 |
234 |
|||||||
269 |
10230 |
|||||||
Ковариационная матрица |
||||||||
0,491329 |
-0,01252 |
|||||||
-0,01252 |
0,000428 |
|||||||
Матрица(XтX) 1Xт: |
||||||||
0,416185 |
0,34104 |
0,265896 |
0, 190751 |
0,1156069 |
0,0404624 |
-0,10982659 |
-0,260115 |
|
-0,00996 |
-0,00739 |
-0,00482 |
-0,00225 |
0,0003211 |
0,0028902 |
0,008028259 |
0,0131663 |
|
Матрица коэффициентов полинома В: |
||||||||
0,008006 |
||||||||
0,011508 |
||||||||
Графический метод.
Экспериментальные данные:
Т, мин |
С3 эксп. |
|
6 |
0,073 |
|
12 |
0,14 |
|
18 |
0,22 |
|
24 |
0,285 |
|
30 |
0,353 |
|
36 |
0,427 |
|
48 |
0,575 |
|
60 |
0,684 |
|
Выражение, полученное матричным методом:
Y=0.008006+0.011508t
Значение начальной скорости: R=0,0115 (моль/(л ч)).
Опыт 9.
Расчет матричным методом.
Матрица Х:
0,491329 |
-0,01879 |
|||||||
-0,01879 |
0,000963 |
|||||||
Матрица(Xт·X) 1·Xт: |
||||||||
0,416185 |
0,34104 |
0,265896 |
0, 190751 |
0,1156069 |
0,0404624 |
-0,10982659 |
-0,260115 |
|
-0,01493 |
-0,01108 |
-0,00723 |
-0,00337 |
0,0004817 |
0,0043353 |
0,012042389 |
0,0197495 |
|
Матрица коэффициентов полинома В: |
||||||||
0,011139 |
||||||||
0,016717 |
||||||||
Уравнение будет выглядеть:
Y=0.011139+0.016717t
Графический метод.
Экспериментальные данные:
Т, мин |
С3 эксп. |
|
4 |
0,073 |
|
8 |
0,142 |
|
12 |
0, 204 |
|
16 |
0,283 |
|
20 |
0,359 |
|
24 |
0,419 |
|
32 |
0,547 |
|
40 |
0,67 |
|
Значение начальной скорости: R=0,0167 (моль/(л ч)).
Определение порядков реакций методом начальных скоростей
Метод заключается в том, что строят графические зависимости LgR0=f(LgC0) или/и R0=f(C0) для опытов, где значения концентраций других компонентов, кроме исследуемого, одинаковы.
Ro |
Co1 |
Co2 |
LgRo |
lgCo1 |
lgCo2 |
Ck |
LgCk |
|
0,0056 |
6 |
0,3 |
-2,251812 |
0,7781513 |
-0,522878 |
0,1 |
-1 |
|
0,0056 |
6 |
0,6 |
-2,251812 |
0,7781513 |
-0,221848 |
0,1 |
-1 |
|
0,0051 |
6 |
0,9 |
-2,292429 |
0,7781513 |
-0,045757 |
0,1 |
-1 |
|
0,0036 |
4 |
0,6 |
-2,443697 |
0,60206 |
-0,221848 |
0,1 |
-1 |
|
0,0015 |
2 |
0,6 |
-2,823908 |
0,30103 |
-0,221848 |
0,1 |
-1 |
|
0,0115 |
6 |
0,6 |
-1,939302 |
0,7781513 |
-0,221848 |
0,2 |
-0,69897 |
|
0,0167 |
6 |
0,6 |
-1,777283 |
0,7781513 |
-0,221848 |
0,3 |
-0,522878 |
|
Определение порядка реакции по компоненту А1-бензол. |
||||||||
Ro |
Co1 |
Co2 |
Ck |
LgRo |
lgCo1 |
|||
0,0056 |
6 |
0,6 |
0,1 |
-2,251812 |
0,7781513 |
|||
0,0036 |
4 |
0,6 |
0,1 |
-2,4436975 |
0,60206 |
|||
0,0015 |
2 |
0,6 |
0,1 |
-2,8239087 |
0,30103 |
|||
Зависимость LgR0=f(LgC01) Зависимость R0=f(C01)
Порядок по компоненту А1 (бензолу) принимаем равным 1, т. к.1,2 примерно равно 1.
Определение порядка по катализатору.
Ro |
Co1 |
Co2 |
Ck |
LgRo |
LgCk |
|
0,0056 |
6 |
0,6 |
0,1 |
-2, 207608 |
-1 |
|
0,0115 |
6 |
0,6 |
0,2 |
-1,879426 |
-0,69897 |
|
0,0167 |
6 |
0,6 |
0,3 |
-1,790485 |
-0,522878 |
|
Зависимость R0=f(Ck) Зависимость LgR0=f(LgCk)
Порядок по катализатору примем равным 1.
Порядок по хлору определять не будем, т. к. его концентрацию поддерживают постоянной. Скорость реакции от него не будет зависеть.
Таким образом, вид кинетического уравнения для нашей реакции выглядит следующим образом:
R=kC1Ck?
Определение вида кинетической модели интегральным методом
Уравнение реакции:
C6H6(A1) + Cl2(A2) = C6H6Cl(A3) + HCl(A4)
d [A3] /dt = r = k [A1] [A2] = - d [A1] /dt
Проинтегрируем по t: - d [A1] / [A1] = k [A2] dt
ln [A1] 0 - ln [A1] = k [A2] t, т. к. концентрация хлора (А2) постоянна, выносим ее за знак интеграла.
Ln([A1] 0/ [A1]) = k [A2] t, обозначим k [A2] Кнабл.
Определим графически значение Кнабл по всем опытам.
№опыта |
1 |
2 |
3 |
5 |
|
Т, мин |
Ln(C01/C1) |
Ln(C01/C1) |
Ln(C01/C1) |
Ln(C01/C1) |
|
12 |
0,0125788 |
0,0122413 |
0,012072581 |
0,0115666 |
|
24 |
0,0236099 |
0,0248051 |
0,023780529 |
0,0246343 |
|
36 |
0,0356272 |
0,0377019 |
0,036663984 |
0,0342464 |
|
48 |
0,0458694 |
0,0493653 |
0,046742263 |
0,0481404 |
|
60 |
0,0613436 |
0,0570996 |
0,062230077 |
0,0579823 |
|
72 |
0,0743644 |
0,0750828 |
0,07364654 |
0,0693501 |
|
96 |
0,0926637 |
0,0952268 |
0,094310679 |
0,1007416 |
|
120 |
0,115785 |
0,1225444 |
0,119534569 |
0,1221676 |
|
№опыта |
4 |
|
6 |
|
7 |
|
8 |
|
Т, мин |
Ln(C01/C1) |
Т, мин |
Ln(C01/C1) |
Т, мин |
Ln(C01/C1) |
Т, мин |
Ln(C01/C1) |
|
13 |
0,0132541 |
20 |
0,020202707 |
43 |
0,040822 |
6 |
0,0122413 |
|
26 |
0,026344 |
40 |
0,04160355 |
86 |
0,0904719 |
12 |
0,0236099 |
|
39 |
0,0403013 |
60 |
0,061875404 |
129 |
0,1244301 |
18 |
0,0373558 |
|
52 |
0,0514687 |
80 |
0,082023835 |
172 |
0,1672359 |
24 |
0,0486652 |
|
65 |
0,0672087 |
100 |
0,098164249 |
215 |
0,2131932 |
30 |
0,060635 |
|
78 |
0,0740054 |
120 |
0,115130307 |
258 |
0,2503863 |
36 |
0,073826 |
|
104 |
0,1007416 |
160 |
0,15694625 |
344 |
0,3382739 |
48 |
0,1007416 |
|
130 |
0,1265085 |
200 |
0, 208562868 |
430 |
0,4094731 |
60 |
0,1210383 |
|
№опыта |
9 |
|
Т, мин |
Ln(C01/C1) |
|
4 |
0,0122413 |
|
8 |
0,0239512 |
|
12 |
0,0345914 |
|
16 |
0,0483153 |
|
20 |
0,0616981 |
|
24 |
0,0723915 |
|
32 |
0,0955936 |
|
40 |
0,1184082 |
|
Как видно из уравнений прямых на диаграммах, значение Кнабл для всех опытов, кроме последних двух, одинаково и равно 0,001. Значит, в последних двух опытах действует какой-то другой параметр системы. Причем явно видно, что от концентрации хлора Кнабл совсем не зависит, т. к. для всех первых 7 опытов значение константы одинаково, но значение начальной концентрации хлора разное.
Если предположить, что в кинетическом уравнении вместо [A2] стоит суммарная концентрация катализатора, то тенденция в изменении Кнабл выглядит закономерной:
Кнабл |
Ск |
|
0,001 |
0,1 |
|
0,002 |
0,2 |
|
0,003 |
0,3 |
|
Определение значения константы скорости методом наименьших квадратов
Метод заключается в следующем:
R = k*C1*Ck?
можно представить в виде уравнения прямой: у = Вх, где y=R, B=k, x=C1*Ck?.
Домножая правую и левую часть уравнения у = Вх на х, получим квадратичное уравнение ух = Вх2.
Значение константы вычислим как: В = ух / х2.
№опыта
1 |
2 |
3 |
5 |
4 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
R |
R |
R |
R |
R |
R |
R |
R |
R |
|
0,0056 |
0,0056 |
0,0056 |
0,0056 |
0,0051 |
0,0036 |
0,0015 |
0,0115 |
0,0167 |
|
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
С1*Сk |
|
0,5925 |
0,5927 |
0,5928 |
0,5931 |
0,5921 |
0,392 |
0, 192 |
1,1854 |
1,7781 |
|
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
(С1*Сk) 2 |
|
0,351056 |
0,351293 |
0,351412 |
0,351768 |
0,350582 |
0,153664 |
0,036864 |
1,405173 |
3,16164 |
|
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
R*C1*Ck |
|
0,003318 |
0,003319 |
0,00332 |
0,003321 |
0,00302 |
0,001411 |
0,000288 |
0,013632 |
0,029694 |
|
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
B=YX/X2 |
|
0,009451 |
0,009448 |
0,009447 |
0,009442 |
0,008613 |
0,009184 |
0,007813 |
0,009701 |
0,009392 |
|
Bсред= k = |
0,00917 |
||||||||
Среднее значение константы скорости по методу наименьших квадратов равно k=0,00917 [л/(моль*ч)]. Причем при умножении на Ск? значение константы, рассчитанное по методу наименьших квадратов, примерно совпадает со значением Кнабл, рассчитанным интегральным методом.
Статистическая обработка полученной кинетической модели
R = k*C1*Ck?
Для наилучшей обработки полученной модели проведем преобразование вида функции, т. к. зависимость скорости реакции от времени постоянна и для первых 3 опытов равна 0,0056. Скорость реакции получилась константа в результате дифференцирования по времени функции зависимости концентрации продукта реакции (хлорбензола) от времени.
1/С1= k*Ck/R
№ опыта
1 |
2 |
3 |
матрицаХ |
1 |
2 |
3 |
|||
C1 |
С1 |
С1 |
C1сред |
Ск/R |
1/C1 |
1/C1 |
1/C1 |
1/C1сред |
|
Продолжение.
5,925 |
5,927 |
5,928 |
5,9267 |
17,8571 |
0,1732 |
0,1720 |
0,1720 |
0,1724 |
|
5,86 |
5,853 |
5,859 |
5,8573 |
17,8571 |
0,1761 |
0,1766 |
0,1768 |
0,1765 |
|
5,79 |
5,778 |
5,784 |
5,7840 |
17,8571 |
0,1727 |
0,1731 |
0,1729 |
0,1729 |
|
5,731 |
5,711 |
5,726 |
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<Ft - модель адекватна.
Формулы для расчета статистики (? )
! | Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ. |
! | Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу. |
! | Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться. |
! | План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы. |
! | Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части? |
! | Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать. |
! | Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа. |
! | Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема. |
! | Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом. |
! | Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия. |
→ | Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта. |
→ | Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты. |
→ | Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести. |
→ | Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя. |
→ | Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика. |
Курсовая работа | Деятельность Движения Харе Кришна в свете трансформационных процессов современности |
Курсовая работа | Маркетинговая деятельность предприятия (на примере ООО СФ "Контакт Плюс") |
Курсовая работа | Политический маркетинг |
Курсовая работа | Создание и внедрение мембранного аппарата |
Курсовая работа | Социальные услуги |
Курсовая работа | Педагогические условия нравственного воспитания младших школьников |
Курсовая работа | Деятельность социального педагога по решению проблемы злоупотребления алкоголем среди школьников |
Курсовая работа | Карибский кризис |
Курсовая работа | Сахарный диабет |
Курсовая работа | Разработка оптимизированных систем аспирации процессов переработки и дробления руд в цехе среднего и мелкого дробления Стойленского ГОКа |
Курсовая работа | Учет материально-производственных запасов |
Курсовая работа | Доказывание в гражданском процессе |
Курсовая работа | Стимулирование труда персонала |
Курсовая работа | Методы исследования сенсорных систем |
Курсовая работа | Поведение фирмы в условиях совершенной конкуренции |
Курсовая работа | Microsoft Excel, его функции и возможности |
Курсовая работа | Инновационная деятельность предприятия |
Курсовая работа | Суд присяжных: особенности судопроизводства |
Курсовая работа | Исследование самооценки и уровня притязаний современной молодежи |
Курсовая работа | Дидактические игры как средство развития познавательного интереса на уроках обучения грамоте |
Курсовая работа | Организация процесса управления кредитным риском в коммерческом банке |
Курсовая работа | Формирование спроса на предприятиях общественного питания |
Курсовая работа | Организационная культура |
Курсовая работа | Разработка бизнес-плана на примере ООО "Макин и компания" |
Курсовая работа | Злоупотребление должностными полномочиями |