IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

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 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 = kx²×y, (1) (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 = 2/1. 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.

Код для цитирования: Скопировать