作者heyman (BusyCat)
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标题Re: [考题] 101年高考环行-空气污染与噪音防制
时间Thu Mar 28 22:48:18 2013
先感谢版友提供的计算过程,这边还有些问题想提出来讨论
Flame版友您在计算k1值时,
d[NO]/dt=k1[N2][O2]-kb[NO]^2
利用平衡时,d[NO]/dt=0,及已知的[NO]e,来求得K1
这边想请教一下,题目所给的[N2][O2]是平衡浓度还是初始浓度?
以Flame版友的计算过程似乎是当成平衡浓度。
如果为初始浓度,是否可以用下列方式求此题解:
(1)
N2 + O2 -> 2NO
-x -x +2x
因为[NO]e平衡浓度已知,所以可求出x
(2)
以初始浓度求出[N2]e、[O2]e平衡浓度
再计算平衡常数K
(3)
因为K=K1/Kb, K1为正向反应速率常数,Kb为逆向反应速率常数
已知Kb,故可求K1
(4)
d[NO]/dt=k1[N2][O2]-kb[NO]^2
假设一开始只有[N2]及[O2],[NO]尚未反应产生([NO]=0)
带入後得到d[NO]/dt(为此反应之反应速率最大值),乘上0.5秒得到[NO]浓度
在下试算过[NO]为9.7x10^-13 mol/cm3
带回原式子计算,因[NO]还要平方所以对反应速率的影响不大
因此推论在反应开始的极短时间内,[NO]浓度对反应速率影响不大,
故此[NO]浓度计算应该不会差太多
______________________________________________________________________
不知道版友们觉得这样解是否行得通?
谢谢
※ 引述《Flame2003 (Flame)》之铭言:
: ※ 引述《heyman (BusyCat)》之铭言:
: : 考题出处:101年高考环行-空气污染与噪音防制
: : 题目:
: : 若燃烧气体中N2占78%,O2占3%,且在T=2,000 K,P=1atm下停留0.5sec,
: : 已知[NO]e(平衡浓度)在2,000 K下为3,530ppm,
: : 且NO生成之逆向反应速率kb=4.1×1013exp(-91,600/RT),
: : 其中T:K,R:cal/mol/K,气体浓度单位为mol/cm3。
: : 以Zeldovich Thermal Mechanism预估此燃烧气体中实际的[NO]浓度。(20分)
: : 想法:
: : 列出 Zeldovich Thermal Mechanism N2+O2->2NO
: : 由题目提供之逆向反应速率常数 kb
: : 列出逆向反应速率方程:r = kb[NO]^m
: : 想请教要如何计算出m?还是直接带m=2?
: : 接着,
: : 题目给定[NO]e(平衡浓度),故利用化学平衡时,正逆向反应速率相等,
: : 将[NO]e带入逆向反应速率方程,求得平衡後之正向反应速率,
: : 想请教最後是将此反应速率直接乘上0.5秒,求出[NO]吗?
: : 还是有其他算法?
: : 请版友帮忙解答 感谢
: 这题之前有人私底下问过小弟
: 不过没解出来,想了一想,我还是将我的计算过程提供给您做参考吧
: 小弟是有求出[NO]随时间变化的浓度式通解,您就参考看看
: N2 + O -> NO + N
: +) N + O2 -> NO + O
: ----------------------
: N2 + O2 -> 2NO
: 假设正反应速率常数为k1
: 逆反应速率常数为kb
: d[NO]/dt=k1[N2][O2]-kb[NO]^2
: kb at 2000K 为 4.1*10^13*(-91600/(1.98*2000))=3.69*10^3
: d[NO]/dt=k1[78*10^-2][3*10^-2]-3.69*10^3*[3530*10^-6]^2
: 平衡浓度,d[NO]/dt=0
: 故k1=3.69*10^-3*(3530*10^-6)^2/(78*10^-2*3*10^-2)=1.96
: d[NO]/dt=1.96*78*10^-2*3*10^-2-3.69*10^3*[NO]^2
: d[NO]/([NO]^2-1.24*10^-5)=3.69*10^-3 dt
: ∫[1/([NO]^2-1.24*10^-5)]d[NO]=∫3.69*10^-3 dt
: ∫[-142/([NO]+3.53^-3)+142/([NO]-3.53*10^-3)]d[NO]=∫3.69*10^-3 dt
: ln[([NO]-3.53*10^-3)/([NO]+3.53*10^-3)]=A*exp(5.24*10^-5*t)
: 不过无法得知除了在t=0.5秒时以外的[NO]浓度
: 所以无法求得A常数
: 以上仅供参考
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◆ From: 118.160.226.136
1F:推 Flame2003:小弟说明一下,把O2及N2视为定值,是因为若不视为定值, 03/29 19:29
2F:→ Flame2003:那ODE就无法解了!! 03/29 19:30