Ozone (972289)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Термическое разложение озонаСогласно данным [1], термическое разложение озона в смеси с кислородомпри температурах выше 70° C хорошо описывается простым механизмомk1O 3 + M ⎯⎯→O 2 + O + M,k1 = 4.61 ⋅ 1012 exp( − E1 / RT ) л / моль ⋅ с,k2O 2 + O + M ⎯⎯→O3 + M ,k 2 = 6.00 ⋅ 107 exp( − E2 / RT ) л 2 / моль 2 ⋅ с,k3O 3 + O ⎯⎯→2 O2 ,k 3 = 2.96 ⋅ 109 exp( − E3 / RT ) л / моль ⋅ с,где M — молекула одного из присутствующих в системе газов (O2, O3, N2 ит. д.), роль которой заключается в обмене энергией. Эффективность передачиэнергии при столкновениях с молекулами разных газов различна; обычно онатем выше, чем больше у молекулы внутренних (колебательных) степеней свободы. Наилучшее согласие с экспериментальными данными достигается, еслидействующую концентрацию частиц M определять по уравнению[ M ] = [O 3 ] + 0.44 [O 2 ] + 0.41 [ N 2 ] + 1.06 [CO 2 ] + 0.34 [ He] ,где коэффициенты отражают относительную эффективность разных газов (посравнению с O3) в переносе энергии к и от внутренних степеней свободы молекулы озона.

Видно, что наибольшей эффективностью обладают трехатомныемолекулы (O3 и CO2), а наименьшей — одноатомный гелий.Энергии активации в аррениусовских выражениях для констант скоростиимеют значения:E1 = 24.0 ккал/моль = 100.4 кДж/моль,E2 = −0.6 ккал/моль = −2.5 кДж/моль,E3 = 6.0 ккал/моль = 25.1 кДж/моль.(В оригинальном источнике [1] энергии даны в ккал, а перевод в кДж здесь выполнен с избыточной точностью; если исходные величины приведены с точностью до 0.1 ккал/моль, то допустима погрешность в 0.4 кДж/моль.)Проведите моделирование реакции разложения озона в воздухе (т. е.

всмеси газов, содержащей O3, O2 и N2) при начальном содержании озона 1-2% пообъему, постоянном давлении 1 атм. и температурах в диапазоне 80÷230° C(350÷500 K). За продолжительность реакции примите время разложения приблизительно 90% озона. Сравните результаты нескольких приближений:1) Точное решение задачи для приведенного выше механизма.2) Решение в приближении [M] = const. Так как количество азота не меняется, а начальная концентрация озона мала, и следовательно, концентрация кислорода меняется незначительно, можно принять в качестве [M] постояннуювеличину (вычисленную для начального состава либо усредненную по начальному и конечному составам, когда весь озон превратился в O2). В этом приближении концентрация M вносится в константы скорости:k1′ = k1 ⋅ [ M ],k 2′ = k 2 ⋅ [ M ].Эти эффективные значения констант отвечают формальному механизму реакции1k1′O 3 ⎯⎯→O2 + O ,k 2′O 2 + O ⎯⎯→O3 ,k3O 3 + O ⎯⎯→2 O2 ,для которого и решаются дифференциальные уравнения.3) Следующая ступень упрощения (и огрубления) модели — пренебрежение изменением концентрации кислорода в ситуации, когда исходная концентрация озона мала, т.

е. [O2] = const и [M] = const. Внесите [O2] в эффективныеконстанты скорости и соответственно измените уравнения элементарных реакций. Это позволит свести модель до двух дифференциальных уравнений — дляO3 и O.4) Приближение квазистационарных концентраций для атомарного кислорода в вариантах модели (2) и (3). В случае модели (2) решаются дифференциальные уравнения для [O3] и [O2], а концентрация атомов O определяется из алгебраического уравнения[O ] =k1′[O 3 ].k 2′ [O 2 ] + k 3 [O 3 ]Это соответствует предположению, что [O] постоянно находится в равновесии стекущими концентрациями кислорода и озона (в силу высокой реакционнойспособности атомарного кислорода его квазиравновесная концентрация устанавливается гораздо быстрее, чем меняются концентрации озона и кислорода).В случае модели (3) ([O2] = const) останется единственное дифференциальное уравнение — для концентрации озона.Сравните результаты приближения (4) с исходными моделями на начальном участке реакции (при t ≤ 0.002 с), в середине и в конце процесса.

Выясните,как неверная форма начального участка кривой [O], обусловленная приближением квазистационарности, влияет на кинетические кривые других участниковреакции (в первую очередь, на кривую озона). Постройте графики кинетическихкривых атомарного кислорода. Укажите область применимости приближенияквазистационарных концентраций.Литература:1. С. Бенсон, Основы химической кинетики. М.: «Мир», 1964; с. 347–349.2.

В. В. Лунин, М. П. Попович, С. Н. Ткаченко, Физическая химия озона. М.: Изд.Московского ун-та, 1998; глава IV.2.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы