Максимальная скорость окисления оксида азота

Авторы
Файлы

Киба А.А. Муратшина Э.Р. Антипина С.Г. Статья в формате PDF 344 KB

Азотная кислота является одной из важнейших минеральных кислот и по объему производства занимает второе место после серной кислоты. Реакция окисления окиси азота является второй стадией процесса получения HNO₃, она протекает очень медленно и замедляет общую скорость процесса. В связи с этим следует знать время, необходимое для превращения NO в NO₂. Отдельные работы в области кинетической химии были выполнены ещё в середине 19 в. В 1850 г. немецкий химик Л. Вильгельми изучил скорость инверсии тростникового сахара. В 30-х гг. 20 в. продолжилось развитие теории кинетики сложных и элементарных реакций. Среди первых в этой области свои исследования представили русские химики А.Н. Бах и Н.А. Шилов. Они включили в предмет кинетической химии представления о решающей роли промежуточных продуктов и промежуточных реакций в химическом превращении. Выдающимся достижением теории сложных химических процессов явилась созданная в 30-х гг. Н. Н.Семеновым общая теория цепных реакций.

Газовая смесь состоит из окиси азота и кислорода. Уравнение реакции: 2NO + O₂= 2NO_2.Найдём концентрацию кислорода, обеспечивающую максимальную скорость окисления. Скорость реакции выражена формулой:

V?= =? kx²y, (1)

где х - концентрация NO; y - концентрация O₂; k - константа скорости реакции, зависящая от температуры.

Будем выражать концентрацию в объёмных процентах:

y = 100 - x. (2)

Следовательно,

V = kx²∙(100 - x). (3)

В результате нахождения максимума функции (3) методами дифференциального исчисления, получим х = 200/3. Подставляя значение х в уравнение (2), выявляем отношение х/у = /1. В случае присутствия в газовой смеси веществ, не участвующих в реакции в объеме z, уравнение (2) принимает вид:

y = 100 - x - z.

Исследуя на максимум функцию V = kx²∙(100 - x - z), получаем то же соотношение х/у = 2/1.

В ходе проделанной работы выявлено, что независимо от количества примесей в газовой смеси, для максимальной скорости окисления окиси азота необходимо, чтобы концентрация NO превышала концентрацию O₂ в два раза.

ПРОБЛЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ФАРФОРА

Статья в формате PDF 113 KB...