Kinetika reaksi
- Orde satu
- ln(CA/CA0) = −kt
- Waktu paruh (orde satu)
- t½ = ln 2/k
- Orde dua
- 1/CA = 1/CA0 + kt
- Arrhenius
- k = A·e−Ea/(RT)
- Dua suhu
- ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 − 1/T2)
Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 8 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.
Reaksi dengan hukum laju −rA = k·CA² memiliki k = 0,1 L/(mol·min) dan dimulai pada 0,5 mol/L. Cari konsentrasi CA setelah 15 min.
Reaksi orde satu memiliki konstanta laju 0,05 s⁻¹ pada 100 °C dan energi aktivasi 80 kJ/mol. Cari faktor pra-eksponensial A dalam persamaan Arrhenius.
Sebuah reaksi orde satu fase cair harus mencapai konversi 70%. Berapa kali lebih besar CSTR dibandingkan PFR untuk laju umpan, konstanta laju, dan konversi yang sama? Cari rasionya VCSTR/VPFR.
Sebuah reaksi orde satu fase cair (k = 0,05 min⁻¹) berlangsung dalam reaktor aliran sumbat (PFR) 400 L yang diumpankan 80 L/menit. Densitasnya konstan dan reaktor dalam keadaan tunak. Cari konversi X dalam persen.
Sebanyak 0,5 mol/L H₂ dan 0,5 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan Kc = 36. Tentukan konsentrasi saat setimbang [HI].
PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan Kc = 0,05 pada suhu reaksi. Sebuah wadah mula-mula hanya berisi 1 mol/L PCl₅. Tentukan konsentrasi saat setimbang [Cl2].
Berapa banyak aliran 2 yang harus ditambahkan tiap jam ke aliran 1 agar produk campuran mengandung 25% NaOH? Cari ṁ2.
Evaporator memekatkan larutan gula dengan menguapkan air murni. Cari laju alir produk P dalam kg/h.
Jawaban: CA = 0,2857 mol/L
Laju reaksi: untuk reaksi orde satu −dC/dt = kC, jadi C = C₀·e−kt dan waktu paruh ln 2/k tidak bergantung pada konsentrasi. Untuk reaksi orde dua 1/C = 1/C₀ + kt. Konstanta laju naik terhadap suhu menurut Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).
Jawaban: A = 7,907 × 10⁹ s⁻¹
Reaction rates: for a first-order reaction −dC/dt = kC, so C = C₀·e−kt and the half-life ln 2/k does not depend on concentration. For a second-order reaction 1/C = 1/C₀ + kt. The rate constant rises with temperature following Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).
Jawaban: VCSTR/VPFR = 1,938
Reaktor ideal, reaksi orde satu (−rA = k·CA) pada keadaan tunak, dengan waktu ruang τ = V/Q. CSTR tercampur sempurna, sehingga seluruh volume bereaksi pada konsentrasi keluaran yang rendah: τ = X/(k·(1 − X)) dan CA = CA0/(1 + k·τ). Pada PFR setiap irisan fluida bereaksi seperti reaktor batch kecil: τ = ln(1/(1 − X))/k dan CA = CA0·e−k·τ. Untuk konversi yang sama, CSTR selalu memerlukan volume lebih besar daripada PFR.
Selisihnya bertambah cepat pada konversi tinggi.
Jawaban: X = 22,12 %
Reaktor ideal, reaksi orde satu (−rA = k·CA) pada keadaan tunak, dengan waktu ruang τ = V/Q. CSTR tercampur sempurna, sehingga seluruh volume bereaksi pada konsentrasi keluaran yang rendah: τ = X/(k·(1 − X)) dan CA = CA0/(1 + k·τ). Pada PFR setiap irisan fluida bereaksi seperti reaktor batch kecil: τ = ln(1/(1 − X))/k dan CA = CA0·e−k·τ. Untuk konversi yang sama, CSTR selalu memerlukan volume lebih besar daripada PFR.
Jawaban: [HI] = 0,75 mol/L
Kesetimbangan kimia: untuk aA + bB ⇌ cC + dD, tetapan kesetimbangannya adalah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan konsentrasi pada saat setimbang. Tabel ICE (Awal, Perubahan, Kesetimbangan) menghubungkan jumlah awal dengan jumlah saat setimbang melalui satu variabel x, yang dikalikan dengan koefisiennya.
Jawaban: [Cl2] = 0,2 mol/L
Kesetimbangan kimia: untuk aA + bB ⇌ cC + dD, tetapan kesetimbangannya adalah Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), menggunakan konsentrasi pada saat setimbang. Tabel ICE (Awal, Perubahan, Kesetimbangan) menghubungkan jumlah awal dengan jumlah saat setimbang melalui satu variabel x, yang dikalikan dengan koefisiennya.
Jawaban: ṁ2 = 900 kg/h
Neraca massa keadaan tunak: masuk = keluar untuk total dan setiap komponen. Soal pencampuran menggabungkan keduanya.
Jawaban: P = 545,5 kg/h
Komponen pengikat: komponen yang lewat tanpa berubah di satu aliran saja (di sini zat terlarut) menghubungkan laju alir secara langsung. Lalu neraca total memberi sisanya.
ExamProblems · examproblems.com/courses/chemical-reaction-engineering