रजिस्टर्ड केमिकल इंजीनियरिंग एग्जाम संबंधी विषय – 4: रासायनिक अभिक्रिया इंजीनियरिंग
Thread Content
इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2019-9-29 14:19 पर संपादित किया गया।1. विशेषज्ञता संबंधी जानकारी:
(1) अभिक्रिया की दर xa, चयनात्मकता Sa, एवं उत्पादन दर Ya।
Xa = किसी विशेष अभिकारक a की रूपांतरित मात्रा / किसी विशेष अभिकारक a की प्रारंभिक मात्रा； Sa = लक्षित उत्पाद P को बनाने हेतु आवश्यक प्रतिक्रियाकारक a की मात्रा / प्रतिक्रियाकारक a का रूपांतरण हुआ मात्रा ； Ya = लक्षित उत्पाद P को बनाने हेतु आवश्यक प्रतिक्रियाकारक a की मात्रा / प्रतिक्रियाकारक a की प्रारंभिक मात्रा। अतः, Ya = Sa × Xa। यहाँ ध्यान देने योग्य बात यह है कि ऊपर दी गई मात्राओं की इकाई “मोल” है! एकल अभिक्रिया के लिए, Sa=1, ya=Xa; संयुक्त अभिक्रियाओं के लिए, Sa
(7) उत्प्रेरक एवं अभिक्रिया की गति पर इसका प्रभाव (बहुविकल्पीय प्रश्न): उत्प्रेरक, रासायनिक अभिक्रियाओं में भाग लेता है; लेकिन अभिक्रिया से पहले एवं बाद में उत्प्रेरक के द्रव्यमान एवं रासायनिक गुणों में कोई परिवर्तन नहीं होता। उत्प्रेरक, अभिक्रिया की गति को बदल सकता है; लेकिन अभिक्रिया की ऊष्मा एवं अभिक्रिया-प्रणाली की शुरुआती/अंतिम अवस्था में कोई परिवर्तन नहीं होता। उत्प्रेरक, संतुलन अवस्था को नहीं बदल सकता; लेकिन संतुलन तक पहुँचने में लगने वाले समय को कम कर सकता है। उत्प्रेरक का कार्य चयनात्मक होता है।
(8) कुछ उपयोगी निष्कर्ष:
– प्रथम-क्रमीय अभिक्रियाओं में, अभिक्रिया की गति, रूपांतरण-दर बढ़ने के साथ कम होती जाती है।
– अपरिवर्तनीय अभिक्रियाओं एवं अवशोषण-प्रक्रियाओं में, तापमान बढ़ने पर अभिक्रिया की गति बढ़ जाती है। उत्सर्जन-प्रक्रियाओं में, उपयुक्त तापमान पर अभिक्रिया की गति सबसे अधिक होती है।
– विपरीत-क्रमीय अभिक्रियाओं में, संतुलन अवस्था पर अभिक्रिया की गति सबसे कम होती है।
1) जब रूपांतरण-दर शून्य हो एवं प्रणाली में कोई उत्पाद न हो, तब अभिक्रिया की गति ( )
A. अधिकतम
B. चरम मान होता है
C. ऋणात्मक होती है
D. शून्य होती है
2) एक निश्चित आयतन वाली प्रणाली में, यदि ‘a > 0’ हो, तो स्थानिक समय ‘T’ एवं औसत निवास-समय ‘t’ के बीच संबंध ( )
A. समान है
B. कम है
C. अधिक है
D. लगभग समान है
3) उत्प्रेरक, निम्नलिखित में से क्या नहीं कर सकता?
A. अभिक्रिया के उत्पादों को बदल सकता है
B. अभिक्रिया के संतुलन को बदल सकता है
C. अभिक्रिया की गति को बदल सकता है
D. अप्रत्यक्ष अभिक्रियाओं को रोक सकता है
4) अनुक्रमिक अभिक्रियाओं A----B----D में, अभिक्रिया-गति-स्थिरांक क्रमशः K1, K2 हैं। यदि Ea2 > Ea1 हो, तो B के निर्माण हेतु तापमान को कैसे बदलना चाहिए?
A. तापमान बढ़ाना चाहिए
B. तापमान घटाना चाहिए
C. उत्पाद को तुरंत हटाना चाहिए
D. अभिक्रिया-समय को कम करना चाहिए
5) किसी अभिक्रिया की ऊष्मा -150 kJ/mol है; तब अभिक्रिया की सक्रियण-ऊर्जा कितनी होगी?
A. निर्धारित नहीं किया जा सकता
B. 150 से अधिक होगी
C. 150 से कम होगी
D. 150 ही होगी
6) 791 K पर, 48.3 kPa दबाव पर CH3CHO वाष्प का अपघटन होता है; इस स्थिति में t1/2 = 410 सेकंड है। 22.5 kPa दबाव पर t1/2 = 880 सेकंड है। तब अभिक्रिया का क्रम क्या है?
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
7) किसी अभिक्रिया की सक्रियण-ऊर्जा 80 kJ/mol है। तापमान 100°C से 110°C तक बढ़ने पर अभिक्रिया की गति कितनी बढ़ेगी?
A. 1 गुना
B. 2 गुना
C. 3 गुना
D. 4 गुना
8) अभिक्रिया 2A----P द्वितीय-क्रमीय है। A के 1/3 भाग के उपभोग हेतु लगने वाला समय एवं 2/3 भाग के उपभोग हेतु लगने वाला समय में 9 सेकंड का अंतर है। तब अभिक्रिया की अर्ध-आयु कितनी है?
A. 6 सेकंड
B. 8 सेकंड
C. 12 सेकंड
D. 16 सेकंड
9) किसी प्रथम-क्रमीय अभिक्रिया में, तापमान T पर प्रारंभिक गति r0 = 1×10⁻⁵ mol·dm⁻³·s⁻¹ है। 1 घंटे बाद गति r1 = 3.26×10⁻⁶ mol·dm⁻³·s⁻¹ है। तब अभिक्रिया-गति-स्थिरांक कितना है?
A. 3.11×10⁻⁴ सेकंड
B. 2.11×10⁻⁴ सेकंड
C. 4×10⁻⁴ सेकंड
D. निर्धारित नहीं किया जा सकता
10) 25°C पर NaOCl के अपघटन-दर-स्थिरांक k = 0.0093 सेकंड⁻¹ है। 30°C पर यह मान 0.014 सेकंड⁻¹ है। तब 40°C पर 99% NaOCl के अपघटन हेतु कितना समय आवश्यक है? A – 60, B – 139, C – 270, D – 360, B
(8) कुछ उपयोगी निष्कर्ष:
– प्रथम-क्रमीय अभिक्रियाओं में, अभिक्रिया की गति, रूपांतरण-दर बढ़ने के साथ कम होती जाती है।
– अपरिवर्तनीय अभिक्रियाओं एवं अवशोषण-प्रक्रियाओं में, तापमान बढ़ने पर अभिक्रिया की गति बढ़ जाती है। उत्सर्जन-प्रक्रियाओं में, उपयुक्त तापमान पर अभिक्रिया की गति सबसे अधिक होती है।
– विपरीत-क्रमीय अभिक्रियाओं में, संतुलन अवस्था पर अभिक्रिया की गति सबसे कम होती है।
1) जब रूपांतरण-दर शून्य हो एवं प्रणाली में कोई उत्पाद न हो, तब अभिक्रिया की गति ( )
A. अधिकतम
B. चरम मान होता है
C. ऋणात्मक होती है
D. शून्य होती है
2) एक निश्चित आयतन वाली प्रणाली में, यदि ‘a > 0’ हो, तो स्थानिक समय ‘T’ एवं औसत निवास-समय ‘t’ के बीच संबंध ( )
A. समान है
B. कम है
C. अधिक है
D. लगभग समान है
3) उत्प्रेरक, निम्नलिखित में से क्या नहीं कर सकता?
A. अभिक्रिया के उत्पादों को बदल सकता है
B. अभिक्रिया के संतुलन को बदल सकता है
C. अभिक्रिया की गति को बदल सकता है
D. अप्रत्यक्ष अभिक्रियाओं को रोक सकता है
4) अनुक्रमिक अभिक्रियाओं A----B----D में, अभिक्रिया-गति-स्थिरांक क्रमशः K1, K2 हैं। यदि Ea2 > Ea1 हो, तो B के निर्माण हेतु तापमान को कैसे बदलना चाहिए?
A. तापमान बढ़ाना चाहिए
B. तापमान घटाना चाहिए
C. उत्पाद को तुरंत हटाना चाहिए
D. अभिक्रिया-समय को कम करना चाहिए
5) किसी अभिक्रिया की ऊष्मा -150 kJ/mol है; तब अभिक्रिया की सक्रियण-ऊर्जा कितनी होगी?
A. निर्धारित नहीं किया जा सकता
B. 150 से अधिक होगी
C. 150 से कम होगी
D. 150 ही होगी
6) 791 K पर, 48.3 kPa दबाव पर CH3CHO वाष्प का अपघटन होता है; इस स्थिति में t1/2 = 410 सेकंड है। 22.5 kPa दबाव पर t1/2 = 880 सेकंड है। तब अभिक्रिया का क्रम क्या है?
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
7) किसी अभिक्रिया की सक्रियण-ऊर्जा 80 kJ/mol है। तापमान 100°C से 110°C तक बढ़ने पर अभिक्रिया की गति कितनी बढ़ेगी?
A. 1 गुना
B. 2 गुना
C. 3 गुना
D. 4 गुना
8) अभिक्रिया 2A----P द्वितीय-क्रमीय है। A के 1/3 भाग के उपभोग हेतु लगने वाला समय एवं 2/3 भाग के उपभोग हेतु लगने वाला समय में 9 सेकंड का अंतर है। तब अभिक्रिया की अर्ध-आयु कितनी है?
A. 6 सेकंड
B. 8 सेकंड
C. 12 सेकंड
D. 16 सेकंड
9) किसी प्रथम-क्रमीय अभिक्रिया में, तापमान T पर प्रारंभिक गति r0 = 1×10⁻⁵ mol·dm⁻³·s⁻¹ है। 1 घंटे बाद गति r1 = 3.26×10⁻⁶ mol·dm⁻³·s⁻¹ है। तब अभिक्रिया-गति-स्थिरांक कितना है?
A. 3.11×10⁻⁴ सेकंड
B. 2.11×10⁻⁴ सेकंड
C. 4×10⁻⁴ सेकंड
D. निर्धारित नहीं किया जा सकता
10) 25°C पर NaOCl के अपघटन-दर-स्थिरांक k = 0.0093 सेकंड⁻¹ है। 30°C पर यह मान 0.014 सेकंड⁻¹ है। तब 40°C पर 99% NaOCl के अपघटन हेतु कितना समय आवश्यक है? A – 60, B – 139, C – 270, D – 360, B
2. मामला-ज्ञान: 1) एक अंतरालीय मिश्रण-प्रक्रिया कक्ष प्रकार के रिएक्टर में एक समघटकीय अभिक्रिया होती है: A + B → P। इस अभिक्रिया की गतिशीलता संबंधी समीकरण है – rA = k·CA·CB, जहाँ kmol.m^-3.h^-1, एवं k = 10^4 m^3.kmol^-1.h^-1 है। जब अभिकारकों की प्रारंभिक सांद्रता दोनों ही 4 mol.m^-3 हो, एवं A का रूपांतरण-अनुपात 0.8 हो, तो ऐसे रिएक्टर में प्रति घंटे औसतन 41.04 mol A अभिकारक प्रसंस्कृत किए जा सकते हैं। अब इस अभिक्रिया को 125 मिमी व्यास वाले समतल-प्रवाह रिएक्टर में किया जाएगा; अन्य सभी संचालन-परिस्थितियाँ वैसी ही रहेंगी। ऐसी स्थिति में रिएक्टर की लंबाई कितनी होगी? CA0 = CB0, अतः -rA = k * CA²। अभिक्रिया समय tr = CA0 * f * dXA/(-rA) = XA/KCA0 * (1 - XA) = 0.1 घंटा। अभिक्रिया समय, वास्तव में “समान-प्रवाह रिएक्टर” में पदार्थ के ठहरने का समय ही है। अतः, r0 = FA0/CA0 = 41.04/4 = 10.26 मीटर³/घंटा।
V = r0 × t = 10.26 × 0.1 = 1.026 मीटर³।
पाइप की लंबाई L = V / (0.785 × d²) = 0.1026 / (0.785 × 0.125 × 0.125) = 84 मीटर।
2). किसी द्वितीयक तरल-चरणीय अपरिवर्तनीय अभिक्रिया में, यदि प्रारंभिक सांद्रता 5 किमोल/मीटर³ है, तो किसी निश्चित सांद्रता तक पहुँचने में 285 सेकंड लगते हैं; जबकि प्रारंभिक सांद्रता 1 किमोल/मीटर³ होने पर उसी सांद्रता तक पहुँचने में 283 सेकंड लगते हैं। तो, प्रारंभिक सांद्रता 5 किमोल/मीटर³ से 1 किमोल/मीटर³ तक पहुँचने में कितना समय लगेगा? विस्तार से: T = 285 – 283 = 2 सेकंड। यह एक विपरीत-प्रतिक्रिया है, जिसमें प्रतिक्रिया से पहले एवं बाद में आयतन समान रहता है। जो भाग पहले ही प्रतिक्रिया में शामिल हो चुका है, वह प्रतिक्रिया पर कोई प्रभाव नहीं डालता। प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में, कोई भी समय आरंभिक समय एवं समापन समय के रूप में लिया जा सकता है। 3). 20 घंटे की अर्ध-आयु वाला रेडियोधर्मी तरल, 0.1 मीटर³/घंटे की दर से, दो 40 मीटर³ क्षमता वाले “पूर्ण मिश्रण प्रकार” के रिएक्टरों से होकर गुजरता है। ऐसी स्थिति में इस रेडियोधर्मी तरल का विकिरण कितना कम होगा? रेडियोधर्मिता, प्रथम-क्रम की अभिक्रिया के नियमों का पालन करती है। अतः, k = Ln2 / k = 0.693 / 20 = 0.03465 h^-1। पूर्ण मिश्रण वाले अभिक्रिया कक्ष में, T = CA0 – CAf / (-rA); यह पहला अभिक्रिया कक्ष है। 40/0.1 = (CA0 – CAf) / kCA0(1 – XA); जहाँ XA = 0.9327। दूसरे रिएक्टर में भी रूपांतरण दर 0.9327 ही है। अतः कुल रूपांतरण दर = (CA0 – CA0(1 – XA))(1 – XB) / CA0 = 1 – (1 – 0.9327)(1 – 0.9327) = 0.9955।
4). तरल अवस्था में होने वाली जटिल अभिक्रिया: A + B → P(1) ； A+P------S(2): मूल अभिकारकों की सांद्रता क्रमशः CA0 = 2.0 मोल/लीटर, CB0 = 4.0 मोल/लीटर, CP0 = CS0 = 0 है। इनकी अभिक्रिया एक अंतरालीय अभिक्रियक में होती है। परीक्षण के परिणामस्वरूप CA = 0.3 मोल/लीटर एवं CB = 2.4 मोल/लीटर पाया गया। तो P एवं S की सांद्रता क्रमशः कितनी होगी? B को आधार मानकर, अभिकारक B की चयनात्मकता कितनी है, एवं उत्पादों की प्राप्ति दर कितनी है? 1. खपत हुआ A = (CB₀ – CB) = 4 – 2.4 = 1.6 ； अभिक्रिया 2 में, A की मात्रा जो खपत होती है, वह = (2 – 0.3) – 1.6 = 0.1 है। इसलिए, Cs = 0.1 है। उत्पाद P की सांद्रता, उत्पन्न हुए P की मात्रा से खपत हुए P की मात्रा को घटाकर प्राप्त होती है; अर्थात् Cp = 1.6 – 0.1 = 1.5 है। B को आधार मानकर, अभिक्रिया की चयनात्मकता = Cp/(CB0 – CB) = 1.5/4 – 2.4 = 0.9375 है। उत्पाद P की प्राप्ति दर = Cp/CB0 = 1.5/4 = 0.375 है।
5). कोई गैसीय एक-चरणीय विघटन अभिक्रिया: A → 3P ； यह प्रतिक्रिया आइसोथर्मल ट्यूब-रिएक्टर में होती है। इसमें उपयोग की जाने वाली सामग्री में 50% अभिकारक एवं 50% निष्क्रिय पदार्थ होता है। प्रतिक्रिया होने में लगने वाला समय 10 मिनट है। प्रणाली के निकास बिंदु पर तरल पदार्थ का प्रवाह-दर, मूल मान की तुलना में 1.5 गुना हो जाता है। ऐसी स्थिति में A का रूपांतरण-अनुपात एवं अभिक्रिया-दर-स्थिरांक क्या होगा? विस्तार गुणांक SA = 3 – 1/1 = 2,
विस्तार दर EA = SA × yA0 = 2 × 0.5 = 1
V = V0(1 + EA × XA); अतः V/V0 = 1.5, XA = 0.5
T = CA0 × f × dXA/(-rA) = f × dXA/(k × (1 – XA)/(1 + XA)); T = 10, XA = 0.5
इससे k = 0.08863 लीटर/मिनट प्राप्त होता है।
V = r0 × t = 10.26 × 0.1 = 1.026 मीटर³।
पाइप की लंबाई L = V / (0.785 × d²) = 0.1026 / (0.785 × 0.125 × 0.125) = 84 मीटर।
2). किसी द्वितीयक तरल-चरणीय अपरिवर्तनीय अभिक्रिया में, यदि प्रारंभिक सांद्रता 5 किमोल/मीटर³ है, तो किसी निश्चित सांद्रता तक पहुँचने में 285 सेकंड लगते हैं; जबकि प्रारंभिक सांद्रता 1 किमोल/मीटर³ होने पर उसी सांद्रता तक पहुँचने में 283 सेकंड लगते हैं। तो, प्रारंभिक सांद्रता 5 किमोल/मीटर³ से 1 किमोल/मीटर³ तक पहुँचने में कितना समय लगेगा? विस्तार से: T = 285 – 283 = 2 सेकंड। यह एक विपरीत-प्रतिक्रिया है, जिसमें प्रतिक्रिया से पहले एवं बाद में आयतन समान रहता है। जो भाग पहले ही प्रतिक्रिया में शामिल हो चुका है, वह प्रतिक्रिया पर कोई प्रभाव नहीं डालता। प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में, कोई भी समय आरंभिक समय एवं समापन समय के रूप में लिया जा सकता है। 3). 20 घंटे की अर्ध-आयु वाला रेडियोधर्मी तरल, 0.1 मीटर³/घंटे की दर से, दो 40 मीटर³ क्षमता वाले “पूर्ण मिश्रण प्रकार” के रिएक्टरों से होकर गुजरता है। ऐसी स्थिति में इस रेडियोधर्मी तरल का विकिरण कितना कम होगा? रेडियोधर्मिता, प्रथम-क्रम की अभिक्रिया के नियमों का पालन करती है। अतः, k = Ln2 / k = 0.693 / 20 = 0.03465 h^-1। पूर्ण मिश्रण वाले अभिक्रिया कक्ष में, T = CA0 – CAf / (-rA); यह पहला अभिक्रिया कक्ष है। 40/0.1 = (CA0 – CAf) / kCA0(1 – XA); जहाँ XA = 0.9327। दूसरे रिएक्टर में भी रूपांतरण दर 0.9327 ही है। अतः कुल रूपांतरण दर = (CA0 – CA0(1 – XA))(1 – XB) / CA0 = 1 – (1 – 0.9327)(1 – 0.9327) = 0.9955।
4). तरल अवस्था में होने वाली जटिल अभिक्रिया: A + B → P(1) ； A+P------S(2): मूल अभिकारकों की सांद्रता क्रमशः CA0 = 2.0 मोल/लीटर, CB0 = 4.0 मोल/लीटर, CP0 = CS0 = 0 है। इनकी अभिक्रिया एक अंतरालीय अभिक्रियक में होती है। परीक्षण के परिणामस्वरूप CA = 0.3 मोल/लीटर एवं CB = 2.4 मोल/लीटर पाया गया। तो P एवं S की सांद्रता क्रमशः कितनी होगी? B को आधार मानकर, अभिकारक B की चयनात्मकता कितनी है, एवं उत्पादों की प्राप्ति दर कितनी है? 1. खपत हुआ A = (CB₀ – CB) = 4 – 2.4 = 1.6 ； अभिक्रिया 2 में, A की मात्रा जो खपत होती है, वह = (2 – 0.3) – 1.6 = 0.1 है। इसलिए, Cs = 0.1 है। उत्पाद P की सांद्रता, उत्पन्न हुए P की मात्रा से खपत हुए P की मात्रा को घटाकर प्राप्त होती है; अर्थात् Cp = 1.6 – 0.1 = 1.5 है। B को आधार मानकर, अभिक्रिया की चयनात्मकता = Cp/(CB0 – CB) = 1.5/4 – 2.4 = 0.9375 है। उत्पाद P की प्राप्ति दर = Cp/CB0 = 1.5/4 = 0.375 है।
5). कोई गैसीय एक-चरणीय विघटन अभिक्रिया: A → 3P ； यह प्रतिक्रिया आइसोथर्मल ट्यूब-रिएक्टर में होती है। इसमें उपयोग की जाने वाली सामग्री में 50% अभिकारक एवं 50% निष्क्रिय पदार्थ होता है। प्रतिक्रिया होने में लगने वाला समय 10 मिनट है। प्रणाली के निकास बिंदु पर तरल पदार्थ का प्रवाह-दर, मूल मान की तुलना में 1.5 गुना हो जाता है। ऐसी स्थिति में A का रूपांतरण-अनुपात एवं अभिक्रिया-दर-स्थिरांक क्या होगा? विस्तार गुणांक SA = 3 – 1/1 = 2,
विस्तार दर EA = SA × yA0 = 2 × 0.5 = 1
V = V0(1 + EA × XA); अतः V/V0 = 1.5, XA = 0.5
T = CA0 × f × dXA/(-rA) = f × dXA/(k × (1 – XA)/(1 + XA)); T = 10, XA = 0.5
इससे k = 0.08863 लीटर/मिनट प्राप्त होता है।
इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2020-1-16 को 10:40 बजे संपादित किया गया। 6)*.PFR में 650°C के तापमान पर ब्यूटीन का ऑक्सीकरण-डिहाइड्रोजनीकरण किया जाता है; इस प्रक्रिया में ब्यूटीन से बाइथीन उत्पन्न होता है – C4H8(A) → C4H6 + H2। इस अभिक्रिया की गति -rA = kPA·kmol/m³·h है। कच्ची गैस, ब्यूटीन एवं जलवाष्प का मिश्रण है; इनका मोल अनुपात 1 है। संचालन दबाव 0.10133 MPa है। 650°C पर k का मान 106.48 kmol/m³·h·MPa है। ब्यूटीन का रूपांतरण दर 0.9 है… तो खाली स्थान कितना होना चाहिए? T = CA₀·f·dXA/kPA; PA = CA·RT; SA = 1 + 1 – 1/1 = 1। अतः, CA = CA₀·(1 – XA)/(1 + 0.5XA)।
T = f·(1 + 0.5XA)·dXA/(kRT·(1 – XA)) = 13.2 सेकंड।
तरल अवस्था में होने वाली स्व-उत्प्रेरित अभिक्रिया: A + P → P + P।
-rA = k·CACP।
समान तापमान वाले इंटरमिटेंट रिएक्टर में अभिक्रिया की गति का मापन किया गया।
CA₀ = 0.95 मोल/लीटर, CP₀ = 0.05 मोल/लीटर।
1 घंटे बाद अभिक्रिया की गति अपने अधिकतम मान तक पहुँच जाती है। इस तापमान पर अभिक्रिया-दर-स्थिरांक का मान ज्ञात कीजिए। -rA = kCA*(1 – CA); d(-rA)/dCA = 0। अतः CA = 0.5 मोल/लीटर होता है।
T = -f dCA/k*CA(1 – CA)। इसका समाकलन करने पर, T = 1 प्राप्त होता है। इसके आधार पर k = 2.944 लीटर/मोल·घंटा प्राप्त होता है।
प्रश्न 6 एवं 7 के लिए उच्च स्तरीय गणितीय ज्ञान आवश्यक है। ऐसे प्रश्नों का वर्णन सरल होता है, एवं इनका समाधान भी सरल होता है; ये अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न हैं, इन पर ध्यान देना आवश्यक है! 8)*. CSTR रिएक्टर में निम्नलिखित अभिक्रिया होती है:
4NH3(A) + 6HCHO(B) → (CH2)6N4(P) + 6H2O(S)
रिएक्टर की आयतन 490 cm³ है, मिश्रण की गति 1800 रेव/मिनट है। अभिक्रिया-गतिकी संबंधी समीकरण:
–rA = kCACB², जहाँ K = 1.42×10³·E⁻³⁰⁹०/T
A की सांद्रता 4.06 मोल/लीटर है, B की सांद्रता 6.32 मोल/लीटर है। दोनों पदार्थों का प्रवाह-दर 1.5 cm³/सेकंड है। अभिक्रिया-तापमान 36°C है। रिएक्टर के निकास बिंदु पर A एवं B की सांद्रता क्या होगी?
प्रवेश बिंदु पर A की सांद्रता CA₀ = 4.06/2 = 2.03 मोल/लीटर, B की सांद्रता CB₀ = 6.32/2 = 3.16 मोल/लीटर है।
CA = CA₀(1 – XA), CB = CB₀ – (3/2)CA₀।
अतः r*(CA₀ – CA)/–rA = VR; जहाँ R = 3 cm³/सेकंड। सभी मानों को रखकर XA = 0.82 प्राप्त होता है। इस प्रकार CA = 0.365 मोल/लीटर, CB = 0.663 मोल/लीटर है।
9)*. पूर्ण-मिश्रण रिएक्टर में निम्नलिखित विपरीत-अभिक्रिया होती है:
A + B → R + S
k1 = 7 m³/(किमोल·मिनट), k-1 = 3 m³/(किमोल·मिनट)। A एवं B का आयतन-प्रवाह-दर 0.004 m³/मिनट है। इन पदार्थों की सांद्रता क्रमशः 2.8 किमोल/म³ एवं 1.6 किमोल/म³ है। VR = 0.12 m³ है। B का रूपांतरण-अनुपात कितना होगा? r = 0.008 मी³/मिनट, CA₀ = 2.8/2 = 1.4, CB₀ = 1.6/2 = 0.8। मान लीजिए कि B का रूपांतरण अनुपात CB = CB₀(1-XB) = 0.8(1-XB) है। इसी प्रकार, CA = CA₀ – CB₀XB = 1.4 – 0.8XB, एवं CS = 0.8XB = CR – rB = K₁CACB – K – 1*CRCS = 2.56XB² – 12.32XB + 7.84।
T = VR/r = 0.12/0.008 = 15 मिनट।
XB = CB₀/XB = 0.75।
10). श्रृंखलाबद्ध अभिक्रिया: A------P-------S; K₁ = 0.15 मिन⁻¹, K₂ = 0.05 मिन⁻¹। इनपुट प्रवाह दर 0.5 मी³/मिनट है। CA₀ ≠ 0, जबकि CP₀ = CS₀ = 0 है। 1 मी³ आयतन वाले CSTR में P की प्राप्ति दर ज्ञात कीजिए। T = 1/0.5 = 2 मिनट,
YP = CP/CA0 = K1T/(1+K1T)(1+K2T) = 0.21
T = f·(1 + 0.5XA)·dXA/(kRT·(1 – XA)) = 13.2 सेकंड।
तरल अवस्था में होने वाली स्व-उत्प्रेरित अभिक्रिया: A + P → P + P।
-rA = k·CACP।
समान तापमान वाले इंटरमिटेंट रिएक्टर में अभिक्रिया की गति का मापन किया गया।
CA₀ = 0.95 मोल/लीटर, CP₀ = 0.05 मोल/लीटर।
1 घंटे बाद अभिक्रिया की गति अपने अधिकतम मान तक पहुँच जाती है। इस तापमान पर अभिक्रिया-दर-स्थिरांक का मान ज्ञात कीजिए। -rA = kCA*(1 – CA); d(-rA)/dCA = 0। अतः CA = 0.5 मोल/लीटर होता है।
T = -f dCA/k*CA(1 – CA)। इसका समाकलन करने पर, T = 1 प्राप्त होता है। इसके आधार पर k = 2.944 लीटर/मोल·घंटा प्राप्त होता है।
प्रश्न 6 एवं 7 के लिए उच्च स्तरीय गणितीय ज्ञान आवश्यक है। ऐसे प्रश्नों का वर्णन सरल होता है, एवं इनका समाधान भी सरल होता है; ये अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न हैं, इन पर ध्यान देना आवश्यक है! 8)*. CSTR रिएक्टर में निम्नलिखित अभिक्रिया होती है:
4NH3(A) + 6HCHO(B) → (CH2)6N4(P) + 6H2O(S)
रिएक्टर की आयतन 490 cm³ है, मिश्रण की गति 1800 रेव/मिनट है। अभिक्रिया-गतिकी संबंधी समीकरण:
–rA = kCACB², जहाँ K = 1.42×10³·E⁻³⁰⁹०/T
A की सांद्रता 4.06 मोल/लीटर है, B की सांद्रता 6.32 मोल/लीटर है। दोनों पदार्थों का प्रवाह-दर 1.5 cm³/सेकंड है। अभिक्रिया-तापमान 36°C है। रिएक्टर के निकास बिंदु पर A एवं B की सांद्रता क्या होगी?
प्रवेश बिंदु पर A की सांद्रता CA₀ = 4.06/2 = 2.03 मोल/लीटर, B की सांद्रता CB₀ = 6.32/2 = 3.16 मोल/लीटर है।
CA = CA₀(1 – XA), CB = CB₀ – (3/2)CA₀।
अतः r*(CA₀ – CA)/–rA = VR; जहाँ R = 3 cm³/सेकंड। सभी मानों को रखकर XA = 0.82 प्राप्त होता है। इस प्रकार CA = 0.365 मोल/लीटर, CB = 0.663 मोल/लीटर है।
9)*. पूर्ण-मिश्रण रिएक्टर में निम्नलिखित विपरीत-अभिक्रिया होती है:
A + B → R + S
k1 = 7 m³/(किमोल·मिनट), k-1 = 3 m³/(किमोल·मिनट)। A एवं B का आयतन-प्रवाह-दर 0.004 m³/मिनट है। इन पदार्थों की सांद्रता क्रमशः 2.8 किमोल/म³ एवं 1.6 किमोल/म³ है। VR = 0.12 m³ है। B का रूपांतरण-अनुपात कितना होगा? r = 0.008 मी³/मिनट, CA₀ = 2.8/2 = 1.4, CB₀ = 1.6/2 = 0.8। मान लीजिए कि B का रूपांतरण अनुपात CB = CB₀(1-XB) = 0.8(1-XB) है। इसी प्रकार, CA = CA₀ – CB₀XB = 1.4 – 0.8XB, एवं CS = 0.8XB = CR – rB = K₁CACB – K – 1*CRCS = 2.56XB² – 12.32XB + 7.84।
T = VR/r = 0.12/0.008 = 15 मिनट।
XB = CB₀/XB = 0.75।
10). श्रृंखलाबद्ध अभिक्रिया: A------P-------S; K₁ = 0.15 मिन⁻¹, K₂ = 0.05 मिन⁻¹। इनपुट प्रवाह दर 0.5 मी³/मिनट है। CA₀ ≠ 0, जबकि CP₀ = CS₀ = 0 है। 1 मी³ आयतन वाले CSTR में P की प्राप्ति दर ज्ञात कीजिए। T = 1/0.5 = 2 मिनट,
YP = CP/CA0 = K1T/(1+K1T)(1+K2T) = 0.21
यह हिस्सा मेरी कमजोरी है; मैं इसे प्रिंट करके अच्छी तरह से अध्ययन करने वाला हूँ।~~
लेखक ने जटिल प्रतिक्रियाओं (समानांतर, क्रमिक) के बारे में कोई सारांश ही नहीं दिया है।
इसका उत्तर ट्यूटोरियल में दिया गया है। मेरे पास काम करने का समय कम है; इसलिए मैं केवल ऐसे ही प्रश्न ही दे पा रहा हूँ। ऐसे प्रश्न परीक्षा में आने की संभावना है! अगर आपको पता नहीं है, तो खुद ही किताबें पढ़कर जान लीजिए।
पिछली परीक्षा में इस मामले में हमें नुकसान उठाना पड़ा, इस बार हम इसकी भरपाई करेंगे।