Задачи по курсу «Катализ»

1. Присутствие катализатора позволяет уменьшить энергию активации с 50 до 30 кДж.

а) Во сколько раз увеличится скорость каталитической реакции по сравнению с некаталитической, при условии, что все другие факторы скорости реакции остаются неизменными.

б) При какой температуре каталитическая реакция протекала бы с такой же скоростью, что и некаталитическая при 500⁰С.

Какие преимущества дает использование катализатора.

2. Составить уравнение себестоимости продукта В, получаемого согласно уравнению А ® В и получить ее значение в каталитическом и некаталитическом вариантах, если в первом случае степень превращения реагента А равна х_А=0,9, стоимость 1 кг катализатора составляет 2000 руб., а его расход на 1 т продукта В 0,5 кг/т, амортизационные отчисления соответствуют 0,15 в год от стоимости оборудования реакционного узла, которая составляет 4000000 руб. При этом стоимость рецикла в расчете на 1 т продукта В равна 5000 руб./т, стоимость сырья (А) – 3000 руб./т, перечисляемая зарплата – 1920000 руб. в год, годовая производительность – 40000 т.

Во втором случае х_А=0,7, норма амортизационных отчислений – 0,05, стоимость рецикла, сырья и годовая зарплата – те же.

3. Каталитическая реакция А ® В осуществляется с безвозвратной потерей непрореагировавшего А. Составить уравнение себестоимости для каталитического и некаталитического вариантов процесса и найдите ее значение, исходя из условий в задаче 2.

4. Найдите оптимальный профиль температуры для производительности обратимой экзотермической реакции

A	k1	B + Q
k–1

если константы скорости прямой и обратной реакций составляют соответственно и .

5. Выведите кинетическое уравнение для реакции конденсации нитрометана с ацетоном

если известно, что скорость лимитируется стадией атаки молекулы кетона карбанионом нитросоединения, образующимся под действием щелочи, по обратимой реакции, константа равновесия которой достаточно велика.

6. Каков механизм реакции А ® В + Z на поверхности катализатора при следующих кинетических уравнениях

а) в) r = k ∙ P_A

б) г)

В каких из приведенных случаев будет наблюдаться экстремальная зависимость скорости реакции от давления?

7. Гетерогенно-каталитическая реакция А + Y ® B протекает в кинетической области и описывается уравнением скорости

Найдите аналитическое решение для максимума начальной скорости процесса в зависимости от мольного соотношения исходных реагентов, если процесс проводится при постоянном общем давлении Р₀ в отсутствие посторонних разбавителей. Какой вывод следует из этого для реакции гидрирования ненасыщенных соединений, адсорбционный коэффициент которых больше, чем у водорода.

8. Скорость автокаталитической реакции описывается кинетическим уравнением r = k[A][P].

Решите это кинетическое уравнение и найдите выражение степени превращения от времени реакции, если [A]₀=а, [P]₀= р.

9. Нарисуйте графики зависимости концентрации веществ А и В от времени в обратимой реакции А В для следующих случаев

а) k₁ > k_–1 б) k₁ < k_–1 . В обоих случаях начальная концентрация В не равна 0.

10. Получены данные по зависимости начальной скорости реакции от рН среды

Рассчитайте значения параметров , , k₀ .

11. Эффективная константа скорости некоторой кислотно-основно-каталитической реакции выражается зависимостью

k_эф. = k₀ + [SH₂⁺] + [OH^–]

Нарисуйте графическую зависимость скорости реакции от рН среды.

12. В системе протекают две параллельные реакции, основная

и побочная

С ростом температуры доля побочного продукта С возрастает. какая причина лежит в основе этого явления?

а) Е₁ > E₂; б) Е₁ < E₂; в) А₁ > А₂; г) А₁ < А₂

13. Как будет меняться соотношение продуктов параллельных реакций

с увеличением степени превращения реагента А?

а) увеличится; б) уменьшится; в) останется неизменным

Поиск по сайту: