Робота № 4/4. Дослідження рівноваги хімічної реакції.
Мета роботи. Дослідити рівновагу реакції за сталої температури (в інтервалі 350 - 500°С), експериментально визначити константу рівноваги реакції й порівняти її із значенням, розрахованим за допомогою термодинамічних методів.
Методика роботи. Константа рівноваги означеної реакції записується як
(1)
Якщо вихідна газова суміш містить а1 молів СО і b1 молів Н2 та після встановлення рівноваги ступінь перетворення діоксиду вуглецю дорівнює α, то рівноважна газова суміш має такий склад:
діоксид вуглецю, СО2 – а1(1 - α), моль
водень, Н2 – b1 – а1 • α, моль
водяна пара, H2O – а1 • α, моль
оксид вуглецю, СО – а1 • α, моль.
Загальна кількість молів у ході реакції не змінюється і дорівнює а1 + b1. З цієї ж саме причини константи рівноваги КР, КN і КС дорівнюють одна одній, отже, будь-яку з них, зокрема і КР, можна виражати як через парціальні тиски, так і через мольні частки, або навіть через кількості молів реагентів, що містяться в певному об'ємі рівноважної газової суміші. Отже, замість рівняння (1) можна записати:
. (2)
Ступінь перетворення діоксиду вуглецю визначається шляхом аналізу вихідної й рівноважної газової суміші на вміст СО2 розраховується за формулою:
, (3)
де а1 і а2 - вміст діоксиду вуглецю в рівних за об'ємом вихідній і рівноважній газових сумішах відповідно. Співвідношення кількостей водню і діоксиду вуглецю у вихідній суміші визначається співвідношенням швидкостей, з якими ці гази надходять у реактор
. (4)
Схему пристрою для вивчення рівноваги реакції наведено на рис.1.
Вуглекислий газ надходить з балона 1 через вентиль 2 і редуктор 3. Водень одержують електролітично в електролізері 27, що живиться від випрямляча 28. Швидкості кожного з газів стабілізують за допомогою маностатів 4 і 25, пропускають через осушуючі склянки 7 та 24, регулюють за допомогою кранів 9 і 17 і вимірюють реометрами 8 і 20. Вихідна суміш газів (Н2 + СО2) через триходовий кран 16 надходить у реактор 18, заповнений каталізатором (хромонікелевим).
Необхідна в реакторі температура забезпечується за допомогою електропечі і встановлюється шляхом підбору відповідної напруги трансформатором 19 та вимірюється термопарою, гарячий пай якої знаходиться в реакторі. Термопару приєднано до вимірювального приладу 21.
З реактора газова суміш виходить через вузький капіляр, що забезпечує швидке її охолодження і заморожування того складу, що був рівноважним за більш високої температури в реакторі. Далі через триходові крани 13 і 14 газ надходить на аналіз у поглинальні склянки 12, заповнені розчином Ва(ОН)2. Вихідна газова суміш на аналіз подасться через триходові крани 14 і 16 поза реактором.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 580;