Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 5
Лабораторна робота № 6
ТЕРМОДИНАМІКА РЕАКЦІЙ БЕЛЛА-БУДУАРА
Ціль роботи: вивчення термодинамічних характеристик реакції газифікації твердого вуглецю.
Теоретичні відомості
Взаємодія вуглецю з вуглекислим газом протікає по реакції:
C + CO2 = 2CO. (1)
Згідно правилу фаз Гіббса число ступенів свободи системи буде с=2. Це означає, що рівноважні концентрації СО і СО2 є функціями температури і тиску.
При температурі близько 1000 К (700 0С) константа рівноваги реакції близька до одиниці. Це означає, що в області помірних температур реакція (1) практично повністю оборотна. При високих температурах реакція необоротно протікає у напрямі утворення С, а при низьких температурах – у зворотному напрямі.
При аналізі температурної залежності для реакції (1) можна виділити наступні три температурні області:
1 – область низьких температур (до 400 0С). При низьких температурах вміст СО2 у складі рівноважної суміші газів наближається до 100%. Тому при низьких температурах існують термодинамічні передумови для необоротного протікання реакції у напрямі розпаду СО (у реальних умовах розпад СО може не спостерігатися по причинах кінетичного характеру);
2 – область помірних температур (400 ÷ 1000 0С). У цій області рівноважний газ містить сумірні кількості СО і СО2, а реакція є практично повністю оборотною;
3 – область високих температур (більше 1000 0С). У цій області вміст СО в рівноважному газі наближається до 100%. Це означає, що у присутності твердого вуглецю СО2 не стійкий і повинен повністю перетворюватися на СО.
Зміст роботи
Робота виконується під керівництвом викладача на комп'ютерному тренажері (рис. 6.1).
Рисунок 6.1 – Схема комп’ютерного тренажера
Проведення дослідів
1. Відкривши кран, що сполучає газовий балон СО2 з піччю, продувають систему газом для витіснення повітря. Закінчення продування фіксується на газоаналізаторі (вміст СО2 в газі, що відходить, перевищить 99%).
2. Встановлюють задані викладачем значення температури і тиску відповідними регуляторами.
3. Натисненням кнопки "Начать опыт" включають регулятори. Система переходитиме в заданий стан. Газоаналізатор фіксуватиме зміну вмісту СО2 в системі через кожних 2-3 с. Коли система прийде до рівноваги вміст СО2 буде постійним.
4. Для проведення експерименту при інших параметрах регуляторами температури і тиску встановлюють задані викладачем значення. Натисненням кнопки "Продолжить опыт" включають регулятори. Далі – як в пункті 3.
5. При проведенні експериментів фіксують значення температури, тиск і рівноважний вміст СО2.
6. Про зміст звіту дивитися на сторінці звіт (перехід кнопкою "К отчету"). Для подальшої роботи натисніть кнопку "Перейти к опыту".
Розрахунки:
Результати вимірювань і розрахунків необхідно оформити у вигляді таблиці (таблиця 6.1).
Колонки 2 і 3 заповнюють результатами вимірювань.
У колонці 4 записують вміст СО в атмосфері печі, що розраховується як:
%СО = 100 – %СО2.
У колонці 4 записують чисельне значення константи рівноваги реакції (1), яку можна визначити з рівняння:
.
За отриманими даними будують графіки залежності %СО = f(T) і lgKp = f(T). На графіку %СО = f(T) зобразити криві, відповідні різним величинам тиску в системі.
За результатами роботи зробити висновок про вплив температури і тиску на рівновагу реакцій Белла-Будуара.
Таблиця 6.1 – Експериментальні і розрахункові дані
|
N |
T,K |
CO2,% |
CO,% |
lg Kp |
|
Р1=0,6 атм |
||||
|
1 |
773 |
99,98 |
0,02 |
-2,3611 |
|
2 |
873 |
99,83 |
0,17 |
-1,02947 |
|
3 |
973 |
98,78 |
1,22 |
0,02844 |
|
4 |
1073 |
92,18 |
7,82 |
0,889163 |
|
5 |
1173 |
71,03 |
28,97 |
1,60313 |
|
6 |
1273 |
35,33 |
64,67 |
2,204927 |
|
7 |
1373 |
10,28 |
89,72 |
2,719062 |
|
8 |
1473 |
2,48 |
97,52 |
3,163389 |
|
9 |
1573 |
0,68 |
99,32 |
3,551222 |
|
10 |
1673 |
0,23 |
99,77 |
3,892691 |
|
Р2=1,6 атм |
||||
|
1 |
773 |
99,98 |
0,02 |
-2,3611 |
|
2 |
873 |
99,98 |
0,02 |
-1,02947 |
|
3 |
973 |
98,83 |
1,17 |
0,02844 |
|
4 |
1073 |
93,83 |
6,17 |
0,889163 |
|
5 |
1173 |
76,43 |
23,57 |
1,60313 |
|
6 |
1273 |
43,58 |
56,42 |
2,204927 |
|
7 |
1373 |
15,08 |
84,92 |
2,719062 |
|
8 |
1473 |
3,98 |
96,02 |
3,163389 |
|
9 |
1573 |
1,13 |
98,87 |
3,551222 |
|
10 |
1673 |
0,38 |
99,62 |
3,892691 |
|
Р3=2,6 атм |
||||
|
1 |
773 |
99,98 |
0,02 |
-2,3611 |
|
2 |
873 |
99,98 |
0,02 |
-1,02947 |
|
3 |
973 |
99,08 |
0,92 |
0,02844 |
|
4 |
1073 |
94,73 |
5,27 |
0,889163 |
|
5 |
1173 |
79,58 |
20,42 |
1,60313 |
|
6 |
1273 |
49,13 |
50,87 |
2,204927 |
|
7 |
1373 |
18,98 |
81,02 |
2,719062 |
|
8 |
1473 |
5,33 |
94,67 |
3,163389 |
|
9 |
1573 |
1,58 |
98,42 |
3,551222 |
|
10 |
1673 |
0,53 |
99,47 |
3,892691 |
Висновок: в ході лабораторної роботи ознайомились з термодинамічними характеристиками реакції газифікації твердого вуглецю . Також визначили зміну концентрації СО і СО2 , цю залежність можна простежити на графіку. Згідно з нього, з підвищенням температури концентрація СО2 падає,а СО навпаки - зростає.