Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Исследование гетерогенной каталитической реакции



Цель работы: определение константы уравнения Фроста-Баландина и энергии активации реакции дегидратации этилового спирта в присутствии окиси алюминия по скорости образования этилена при различной температуре и скорости подачи спирта.

 

Порядок выполнения работы.

1.Собирают установку согласно схеме (рис. 1) и проверяют ее герметичность. Включают электропечь(3) в сеть и доводят температуру в реакторе (2) до заданной. За температурой следят по показанию милливольтметра (4), к которому подсоединена термопара; горячий спай термопары вставляется в карман реактора. Регулируют температуру посредством автотрансформатора(5).

 

Обозначения:

 

1 – бюретка сырьевая;

2 – реактор о AI2О3;

3 – электропечь;

4 – милливольтметр;

5 – автотрансформатор;

6 – колба приемная;

7 – холодильник;

8 – манометр;

9 – трехходовой кран;

10 – бюретка для сбора этилена;

11 – стакан с водой;

12 - секундомер

 

Рис. 1. Схема установки

 

2. После установления постоянной температуры заполняют спиртом или раствором спирта бюретку (1) и водой бюретку (10). Затем подают воду в холодильник (7) и начинают опыт.

3. С помощью краника и секундомера устанавливают и поддерживают постоянной скорость подачи спирта из бюретки (1) в реактор (2). Постоянство давления в установке контролируют по манометру (8) и регулируют, меняя скорость выпускания воды из бюретки (10) таким образом, чтобы сохранялось нулевое положение уровня жидкости в манометре. При этом кран (9) должен соединить бюретку с системой, а не с атмосферой. Через каждые 2 минуты записывают уровни жидкостей в бюретках (1) и (10) и температуру. Опыт проводят в течение 10 - 20 минут.

4. Подачу спирта прекращают, вновь заполняют водой бюретку (10) и проводят опыт при других условиях. Всего проводят 3-4 опыта при различных температурах ( в диапазоне 300-4000С) и постоянной скорости подачи спирта или при постоянной температуре и различной скорости подачи спирта ( соответствующей 1 капле за 1,2,3 и т.д. секунд).

Экспериментальные данные заносят в таблицу1

№ опыта……. Условия опыта…………

 

Таблица1

Время по часам Продолжитель-ность опыта,   мин. Температура,     0С Скорость подачи спирта, сек/1 капля Уровень в бюретке I,   мл Уровень в бюретке IO,   мл
           

 

 

Обработка результатов

1. Определяют число молей спирта (nc), прошедшего через реактор в одном опыте:

г – моль, (1)

где m – число мл спирта или водно-спиртовой смеси;

d – плотность спирта или водно-спиртовой смеси;

B – весовая доля спирта в смеси.

1. Определяют число молей этилена(nэ), выделившегося в одном опыте:

– г-моль, (2)

где Ратм. – барометрическое давление, мм рт. ст.;

РН2О – упругость паров воды при комнатной температуре

(tкомн.); при tкомн.= 20-250С

РН2О = 18-24 мм рт. ст. (см. Справочник Мищенко, стр. 64);

Vэ – число мл этилена, выделившегося в опыте.

2. Рассчитывают степень превращения спирта (y):

у=nэ/nc (3)

3. Определяют объемную скорость подачи спирта ( )

, ммоль/мин. (4)

 

Где t – продолжительность опыта, мин.;

Vк – объем катализатора, мл.

Результаты расчета заносят в таблицу 2.

 

Таблица2

 

№ п/п nc, г-моль nэ, г-моль у , ммоль/мин. у
1. 2. 3. …            

 

4. На основании экспериментальных данных строят график (рис. 2) в координатах « у». Находят константы a и β уравнения Фроста-Баландина:

=a + β у, (5)

где a – постоянная, прямо пропорциональная общей поверхности катализатора и константе скорости поверхностной реакции;

β – постоянная, характеризующая адсорбционные коэффициенты вещества.

 

Ө tgӨ=β

               
       
 
 

 

 


a

 
 


у

Рис. 2. Графическая зависимость в координатах уравнения Фроста-Баландина

 

6. По значениям для различных температур Т1 и Т2,0К вычисляют кажущуюся энергию активации реакции:

, кал. (6)

Литература

1. Белик В.В. Физическая и коллоидная химия. - М.: Академия, 2006.

2. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А. и др. Основы физической химии. Теория и задачи. – М: Издательство «Экзамен». 2005.

3. Шершавина А.А. Физическая и коллоидная химия. Методы физико-химического анализа: Учебное пособие / А.А. Шершавина.- М.: Новое знание, 2005.

4. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия.-М.:Высш.шк. 2001.

5. Гельфман М.И. Практикум по физической химии. – СПб.: Издательство «Лань». 2004.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.