P10-5a Bagian Rifqi [PDF]

Citation preview

P.10-5A The rate law for the hydrogenation (H) of ethylene (E) to form ethane (A) over a cobaltmolybdenum catalyst is k PE PH −r 'E = 1+ K E PE a. Suggest a mechanism and rate-limiting step consistent with the rate law. b. What was the most difficult part in finding the mechanism? c. The formation of propanol on a catalytic surface is believed to proceed by the following mechanism O2+ 2 S ↔ 2O ∙ S C3 H 6 +O∙ S →C 3 H 5 OH ∙ S C3 H 5 OH ∙ S ↔C 3 H 5 OH +S Suggest a rate-limiting step and derive a rate law. Jawaban. a. Diketahui, bahwa reaksi dari soal ini adalah: →



H 2+ C2 H 4 Cat C 2 H 6 Maka didapatkan mekanismenya: H +E → A Reaksi Permukaan



:



E ∙ S+ H ↔ A +S



Adsorbsi



:



E+ S ↔ E ∙ S



Menghitung rate adsorbsi : CE∙ S r a=K E P E C V − KE



(



)



Asumsi menggunakan reaksi permukaan jadi ra = 0, maka persamaan dapat ditulis dengan: C E ∙S =P E CV KE C E ∙ S=K E PE C V



...(1)



Menghitung rate reaksi permukaan: C C r s =k s PH C E . S− A v KE



(



)



Karena rate yang ditunjukkan soal tidak terdapat komponen A, maka Ca = 0. Oleh karena itu, persamaan dapat ditulis menjadi:



r S =k S [C E ∙S P H ] ...(2) Menentukan total aktif site CT =C V +C E ∙ S CT =C V + K E P E CV CT =C V (1+ K E P E ) CV =



CT (1+ K E P E ) ...(3)



Mensubstitusikan persamaan 1 dan 2



K (¿ ¿ E PE C V ) P H ...(4) r S=k S ¿



Mensubstitusikan persamaan 3 dan 4 PE PH r 'A =k S K E CT 1+ K E PE



[



r 'A =k



[



P E PH 1+ K E P E



]



]



b. Menurut kelompok kami, bagian yang paling sulit saat menentukan mekanisme reaksi adalah menentukan reaksi apakah reversibel atau irreversibel dan menentukan rate law dengan benar c. Diketahui dari soal bahwa reaksi sebagai berikut: O2+ 2 S ↔ 2O ∙ S C3 H 6 +O∙ S →C 3 H 5 OH ∙ S C3 H 5 OH ∙ S ↔C 3 H 5 OH +S Asumsi simbol, O = A,



C3 H 6



= B, dan



C3 H 5 OH



= C, maka dapat dituliskan



sebagai berikut A 2 +2 S ↔ 2 A ∙ S B+ A ∙ S →C ∙ S



 (Adsorbsi; Reversibel)



 (Reaksi Permukaan; Irreversibel)



C ∙ S → C+ S  (Desorbsi; Irreversibel) Asumsi = TPL yang digunakan adalah reaksi permukaan −r B=r S =k 3 P B C A ∙S ...(1)



Menghitung rate adsorbsi



[



2



C r AD=k A P A C − A ∙S KA 2



2 V



]



Karena TPL menggunakan reaksi permukan maka



r AD =0 , maka persamaan dapat kA



ditulis dapat menjadi. C 2A ∙ S 2 P A CV = KA 2



C2A ∙S =P A C2V K A 2



C A ∙S =CV √ K A P A ...(2) Mensubstitusikan persamaan 1 dan 2, maka −r B=r S =k 3 P B CV √ K A P A ...(3) Menghitung rate Desorbsi P C r D ∙S =k D C C ∙S − C V KD



[



]



Karena TPL menggunakan reaksi permukan maka



r C∙ S =0 , maka persamaan dapat kD



ditulis dapat menjadi. 0=k D [ C C ∙ S−K C PC C V ] CC ∙ S=K C PC CV Menentukan Total aktif site CT =C V +C A ∙ S+ CC ∙ S=C V [ 1+ √ K A P A + K C PC ] CV =



CT



[ 1+ √ K A P A + K C P C ]



Mensubstitusikan persamaan 3 dan 4 k P C √ K A PA −r B=r S = 3 B T 1+ √ K A P A + K C PC



... (4)