225℃ NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g) 2.70×10^4 s [NO2]

225℃ NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g) 2.70×10^4 s [NO2]

The rate of the reaction NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g)

depends only on the concentration of nitrogen dioxide below 225℃.

At a temperature below 225℃, the following data were collected:

Determine the rate law, the integrated rate law,

and the value of the rate constant.

Calculate [NO2] at 2.70×10^4 s after the start of the reaction.

속도 법칙, 적분 속도 법칙을 결정하고, 속도 상수를 계산하라.

반응 시작 후 2.70×10^4 s가 지났을 때, [NO2]를 계산하라.

[참고] 반응 차수. 그래프를 이용한 1차와 2차 반응의 구별법

[ https://ywpop.tistory.com/21 ]

[그림] 엑셀로 작성(계산)한 ln([NO2])와 1 / [NO2]의 결과.

[그림] ln([NO2]) vs. Time 그래프.

빨간색 직선이 선형 회귀 분석 결과인데,

실험 결과들은 직선에서 많이 벗어나 있다.

---> 1차 반응이 아니다.

[그림] 1 / [NO2] vs. Time 그래프.

빨간색 직선이 선형 회귀 분석 결과인데,

실험 결과들은 직선 부근에 모여 있다.

---> 2차 반응이다.

[1] 속도 법칙 결정

rate = k[NO2]^2

( 참고 https://ywpop.tistory.com/25 )

[2] 적분 속도 법칙 결정

(1 / [NO2]_t) – (1 / [NO2]_0) = k•t 또는

(1 / [NO2]_t) = k•t + (1 / [NO2]_0)

[3] 속도 상수 계산

[방법 1] 그래프로 계산 (가장 정확한 data)

Linear Regression

y = 2.01245 + 2.09818×10^(-4) × x

---> 기울기 = Δy / Δx

= 2.09818×10^(-4)

≒ 2.10×10^(-4) /M•s

= 속도 상수, k

[방법 2] 실험 자료 중 어느 2개로 계산 (추천 방법)

2번째와 4번째 자료로 계산해보면,

기울기 = Δy / Δx

= (1/0.340 – 1/0.444) / (4.50×10^3 – 1.20×10^3)

= 2.08764×10^(-4)

≒ 2.10×10^(-4) /M•s

[4] 2.70×10^4 s 지났을 때, [NO2] 계산

(1 / [NO2]_t) = k•t + (1 / [NO2]_0)

[NO2]_t = 1 / [k•t + (1 / [NO2]_0)]

= 1 / [(2.10×10^(-4)) (2.70×10^4) + (1 / 0.500)]

= 0.130 M

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/470611 ]

2차 반응 적분법으로 반응 속도 구하기

[키워드] 225℃ NO2 + CO → NO + CO2 기준