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costante di reazione k



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Esercizio 3.1

Testo

Determinare per le reazioni riportate di seguito la costante di reazione k per tutte le specie coinvolte nella reazione. Assumere che il valore della kA sia di 25 con le appropriate unità di misura.

Per la reazione 2A + B C la cinetica è –rA=kA CA2CB.

Per la reazione ½ A + 3/2  B C la cinetica è –rA= kA CACB.

Per la reazione catalitizzata da un solido  4 A + 5 B 4 C + 6 D la cinetica è –r’A= kA CA2CB.

Per la reazione omogenea in fase gas CH4 + 3/2 O2 HCOOH + H2O che relazione c’è tra r CH4 e r O2?

Soluzione

2A + B C


Unità di misura:


Sia:

Relazione che esiste tra le velocità relative:



½ A + 3/2  B

Unità di misura:


Sia: rA= -kA CACB

Relazione che esiste tra le velocità relative:

4 A + 5 B 4 C + 6 D


La reazione è catalizzata da un solido

Unità di misura:


Sia: r’A= -kA CA2CB

Relazione che esiste tra le velocità relative:



CH4 + 3/2 O2 HCOOH + H2O


Per la reazione omogenea in fase gas CH4 + 3/2 O2 HCOOH + H2O si ha che:




Esercizio 3.2

Testo

La reazione in fase gas  ½ N2 + 3/2 H2 NH3 viene condotta isotermicamente. La carica molare è del 50% H2 e 50% N2 alla pressione di 16.4 atm e 227°C.

  1. Costruire al tabella stechiometrica
  2. Calcolare Ca0,  ed .
  3. Calcolare la concentrazione di NH3 ed H2 se la conversione di H2 è del 60%.
  4. Supponendo che la reazione sia elementare con kN2 = 40 dm3 / mol / s, scrivere la velocità di reazione in funzione della sola conversione per (i) un sistema a flusso e (ii) per un batch a volume costante.

Soluzione


½ N2 + 3/2 H2 NH3




Per una mole di N2 servono 3 moli di H2 . Quindi poiché si ha che l’H2 è il reagente limitante.

Sia    A=H2

B=N2

C=NH3

Quindi si che la reazione può essere descritta: e moltiplicando tutto per 2/3

Considero un sistema a flusso


P = 16.4 atm 

T = 227°C = 500 K 

R = 0.0825 dm3 atm/mol K


Se la conversione dell’ H2 è XA=60%, posso calcolare le concentrazioni dell’ H2 e dell’ N2


Per un reattore a flusso si ha che la concentrazione per specie i-esima è:

La portata volumetrica non è costante:

Poiché il reattore è isotermo e le perdita di carico trascurabili si ha che:

Dunque:


Poichè la reazione è elementare e kN2 = 40 dm3 / mol s allora si ha:


Considero un batch a volume costante



P = 16.4 atm 

T = 227°C = 500 K 

R = 0.0825 dm3 atm/mol K


Se la conversione dell’ H2 è XA=60%, posso calcolare le concentrazioni dell’ H2 e dell’ N2


Per un reattore batch si ha che la concentrazione per specie i-esima è:

Il volume è costante:

Poichè il reattore è isotermo e le perdita di carico trascurabili si ha che:

Poichè la reazione è elementare e kN2 = 40 dm3 / mol s allora si ha:








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