Thiết bị phản ứng gián đoạn và liên tục trong hóa kỹ thuật | Hóa kỹ thuật | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Thiết bị phản ứng gián đoạn là thiết bị có thành phần đồng nhất trong hỗn hợp phản ứng ,các chất tham gia phản ứng được đưa vào thiết bị phản ứng ngay từ đầu ,khuấy trộn đều và ở nhiệt độ nhất định Câu 1 A,ý nghĩa +minh họa lý thuyết về kỹ thuật tiến hành phản ứng trong thiết bị khuấy lý tưởng gián đoạn. Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Hóa kỹ thuật (HUS) 10 tài liệu
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 0.9 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
BÀI 1 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG GIÁN ĐOẠN
Thiết bị phản ứng gián đoạn là thiết bị có thành phần đồng nhất trong hỗn hợp
phản ứng ,các chất tham gia phản ứng được đưa vào thiết bị phản ứng ngay từ đầu
,khuấy trộn đều và ở nhiệt độ nhất định Câu 1
A,ý nghĩa
+minh họa lý thuyết về kỹ thuật tiến hành phản ứng trong thiết bị khuấy lý tưởng gián đoạn B,mục đích
+xác định hằng số tốc độ của phản ứng thủy phân etyl axetat ở các nhiệt độ khác
nhau từ đó xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng
C,cách tiến hàng bài thí nghiệm
+ Bật máy điều nhiệt ở chế độ tuần hoàn tại nhiệt độ phản ứng
+Cho 500 ml NaOH 0,8 N vào bình phản ứng
+sau đó 500 ml nước cất vào thiết bị phản ứng
+Bật máy khuấy với tốc độ vừa phải 30 vòng /phút
+Đợi 30 phút để nhiệt độ trong bình bằng nhiệt độ nước trong bình điều nhiệt thì xác định độ dẫn Xo
+ Thêm 500 ml NaOH 0.8 N vào bình phản ứng,tiếp tục điều nhiệt trong khoảng
30 phút + cho 500 ml etyl axetat vào bể điều nhiệt
+Đổ etly axetat đã điều nhiệt vào bình phản ứng
+Bắt đầu tính thời gian và đo Xt( ở t độ C 2 phút đo 1 lần còn ở t+10độ C thì 1
phút 1 lần ) các giá trị Xt dung để xác định nồng độ ion axetat
+tiếp tục đo độ dẫn tới khi nhận được giá trị không đổi ,tiến hành thí ngiệm thêm
30 phút nữa để xác định Xf,rồi từ đó xác định nồng độ etyl axetat ban đầu
+thay các giá trị nồng độ OH- ban đầu ,nồng độ axetat tại thời điểm t và nồng độ
etyl axetat ban đầu tìm k tại thời điểm T ,rồi tính k trung bình
+Tiến hành các bước như trên với nhiệt độ T+10 độ C ,tính hằng số ktb
+từ 2 giá trị k tb ở hai nhiệt độ khác nhau t tính năng lượng hoạt hóa
Câu 2 Sự khác nhau thiết bị phản ứng gián đoạn và thiết bị phản ứng liên tục
Gián đoạn :nguyên liệu được đưa vào ngay từ đầu ,sau khi đạt tới độ chuyển hóa
nhất định thì lấy sản phẩm ra ,thời gian lưu khác thời gian phản ứng ,nồng độ của
chất phụ thuộc vào thời gian và không gian ,năng suất thấp do thời gian làm việc dài
Liên tục ;nguyên liệu được đưa vào liên tục và liên tụclấy sản phẩm ra ,thời gian
lưu là thời gian phản ứng ,nồng độ chất phụ thuộc vào thời gian và không phụ
thuộc vào không gian ,năng suất cao do k tốn thời gian nạp liệu và tháo sản phẩm ra
Câu 3 / Giải thích sự thay đổi độ dẫn của hỗn hợp phản ứng trong quá trình thí nghiệm? χ [OH−] − t = UNa+ [Na+] + UOH− t + UAx− [Ax ]t
Nồng độ Na+ không đổi ,nồng độ OH- giảm dần ,Nồng độ ion axetat tăng mà linh
độ ion axetat nhỏ hơn linh độ của OH- độ dẫn điện giảm dần tới một giá trị không đổi
Câu 4 / Tại sao phải xác định các giá trị χ và χf ? Tại sao số mol c o ủa NaOH bằng 2 lần số mol etyl axetat?
-Xác định Xo để xác định được nồng độ OH- ban đầu
-Xf để xác định nồng độ etyl axetat ban đầu
Trong quá trình thí nghiệm không thể ngừng để lấy sản phẩm ra đo nồng độ trực
tiếp nên phải đo gián tiếp qua độ đẫn điện
Tại sao số mol của NaOH bằng 2 lần số mol etyl axetat?
Để Ax thủy phân hoàn toàn xác định nồng độ ion axetat chính xác
Câu 5 : Cách tính hằng số tốc độ k và năng lượng hoạt hóa Công thức tính k 1 [A ] x ([OH−] ] o o − [Ax− t k = ln t([OH−] − o − [A ] x o) [OH ] ([ ] ] o Ax o − [Ax− t
để xác định k ta cần xác định 4 yếu tố +t +nồng độ OH- ban đầu
Được xác định bằng cách đo độ dẫn của dung dịch NaOH
Độ dẫn điện của NaOH là Xo với Xo=Una.[na+]+Uoh-.[oh-]
Mà [na+]=[oh-]Xo=(Una++Uoh-).[oh-],linh độ ion đã biết ,Xo nhận đc từ máy đo [oh-] ban đầu
+nồng độ ion axeta tại thời điểm t χ χ [Ax−]t = o − χt = o − χt UOH− − UAx− ΔU
Xo đã biết ,Xt máy đo được ,linh độ ion biết tính được nồng độ ion axetat tại thời điểm t
+nồng độ etyl axetat ban đầu
Nồng độ ion axetat=nồng độ etyl axetat
Tính nồng độ ion axetat tại thời điểm mà chúng ta đo được giá trị Xt không
đổi,chính là nồng độ etyl axetat
Từ các giá trị k tính được t tính ktb
Xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng d T k2 E = R 1. T2 ln T2 − T1 k 1
Để xác định năng lượng hoạt hóa ,ta cần xác định hằng số tốc độ trung bình tại hai nhiệt độ khác nhau
R=8,314 ,nhiệt độ T1,T2 đơn vị độ K
BÀI 2 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG LIÊN TỤC
Thiết bị phản ứng liên tục là thiết bị liên tục nạp nguyên liệu vào và liên tục lấy nguyên liệu ra
Thiết bị làm việc lý tưởng khi thời gian lưu thực tế bằng thời gian lưu lý thuyết CÂU 1 A,Mục đích
Xác định thời gian lưu ,sự thay đổi nồng độ của các cấu tử trong thiết bị phản ứng liên tục B,Ý nghĩa
Khảo sát điều kiện làm việc của thiết bị ,xem thiết bị làm việc lý tưởng không
C ,Cách tiến hành phản ứng +xác đinh thể tích VR
+bật máy bơm để nạp nước vào bình phản ứng ,điều chỉnh V04 về tốc độ nạp liệu mong muốn (120cm3/phút)
+nạp Kcl vào bình phản ứng ,xác định nồng độ Co và độ dẫn điện của dung dịch
+vẫn tiếp tục nạp nước với tốc độ đã điều chỉnh ở trên
+ghi sự thay đổi của độ dẫn điện theo thời gian kể từ lúc nạp kcl vào bình phản
ứng ,tiếp tục tiến hành thí nghiệm tới khi độ dẫn điện không đổi
+để chuyển đổi từ độ dẫn điện sang nồng độ ta cần xây dựng đường quan hệ giũa
độ dẫn và nồng độ .Đường chuẩn này được xây dựng bằng cách chuẩn bị dung dịch
KCl có nồng độ chính xác và lớn hơn nồng độ Kcl ở thí nghiệm 1 ,sau đó pha
loãng ở các nồng độ khác nhau và đo độ dẫn tương ứng ,từ đó vẽ đồ thị sự phụ
thuộc của độ dẫn và log nồng độ kcl
+kết thúc thí nghiệm ,tắt công tắc nguồn chính ,tháo bỏ dung dịch trong bình phản
ứng và rửa sạch,tráng các thiết bị bằng nước cất
Câu 2 Phân biệt các thiết bị làm việc liên tục IMR khuấy liên tục Nhiều thùng khuấy PFR (ống dòng) Nồng độ các chất và Nồng độ không đồng Nồng độ các chất theo
nhiệt độ tại mọi điểm ở
nhất vì hỗn hợp đi vào và hướng trục là khác nhau
trên toàn bộ thể tích là
đi ra liên tục ,không có ,không đồng nhất
như nhau dung dịch có thời gian lưu tối thiểu để Nồng độ theo chiều dọc
tính đồng nhất trong thiết trộn đều vào nhau b vuông góc với hướng ị
Càng nhiều thùng khuấy trục là không đổi theo
thiết bị càng giống PFR thời gian Là thiết bị trung gian
Nồng độ chất phản ứng giữa IMR và PFR giảm từ từ
Câu 3 ý nghĩa chất chỉ thị và yêu cầu về tính chất chất chỉ thị
Chất chỉ thị dùng để xác định phổ thời gian lưu của phản ứng Yêu cầu chất chỉ thị +dễ phát hiện
+không tham gia phản ứng hóa học trong quá trình làm thí nghiệm
+không bị hấp phụ lên thành bình
+tùy vào mục đích và yêu cầu của bài thí nghiệm(đo quang .đo độ dẫn điện ,đo pH)
mà lựa chọn chất chỉ thị cho phù thuộc vào sensor
Câu 4 Cơ sở của thí nghiệm ,nhận xét kết quả thực nghiệm thu được ?
+Sử dụng phương pháp dùng đồ thị để xác định thời gian lưu thực tế
+Nạp một xung lượng nhất định vào thùng khuấy
+Đo độ dẫn xác định C0,v và VR
+Xác định mối tương quan của sự thay đổi nồng độ theo thời gian ν logC=logC -0,4343 t o R V
+Pha loãng KCl với nồng độ khác nhau ,đo độ dẫn ,xác định mối tương quan giữa nồng độ và độ dẫn
+Xác định được giản đồ sự phụ thuộc log C vào t ta tính được thời gian lưu thực tế
và nồng độ KCl ban đầu
ta có logCo=b từ đó suy ra Co, tìm được tô thực tế từ pt a=0,4343*VR 0.4343 τ ≈ 10.6 𝑝ℎú𝑡 ν m = 0.041
-So sánh thời gian lưu thực tế và thời gian lưu lý thuyết
+nếu thời gian lưu thực tế = thời gian lưu lý thuyếtthiết bị làm việc lý tưởng
+ nếu thời gian lưu thực tế ≠hời gian lưu lý thuyếtthiết bị làm việc không lý tưởng
Nhận xét kết quả thu được
Thời gian lưu thực tế lớn hơn thời gian lưu lý thuyết ,thiết bị làm việc không liên tục
Nguyên nhân dẫn đến việc thiết bị làm việc không liên tục
+ lượng KCl được nạp vào khi lượng nước nhiều tới miệng chảy tràn
+trong bình phản ứng tồn tại góc chết khiến cho KCl tồn tại lâu hơn trong dung dịch
+máy bơm làm việc không đều ,chọn tốc độ dòng 120 thì nó có thể dao động trong
quá trình làm từ 90-120 ml/phút
Câu 5 thông số ảnh hưởng tới quá trình làm việc lý tưởng của thiết bị
+Tốc độ khuấy vừa phải khoảng 30 vòng /phút, nếu nhanh quá thì hao máy còn
nếu vừa phải thì máy bền và ít bị hỏng
+Tốc độ dòng : đều đặn,nếu nhanh quá thì lượng chỉ thị đi ra quá nhanh ,không
kịp đo độ dẫn ,nếu quá chậm thì thời gian phản ứng kéo dài
+nồng độ chất chỉ thị
BÀI 3 THIẾT BỊ HẤP PHỤ
Hấp phụ là hiện tượng bề mặt chất rắn liên kết với các phân tử pha lỏng hoặc pha khí bao quanh chúng
Hấp phụ là quá trình hút ,chọn lọc các cấu tử trong pha khí hoặc lỏng lên bề mặt chất rắn
-Chất hấp phụ là chất rắn có bề mặt xảy ra quá trình hấp phụ
-Chất bị hấp phụ là chất khí ,hơi hay lỏng bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ
-Giải hấp là quá trình loại bỏ chất đã bị hấp phụ từ bề mặt chất hấp phụ Câu 1 A,Mục đích
+tính toán cân bằng vật chất ,các thông số quan trọng liên quan tới quá trình hấp phụ
của thiết bị hấp phụ B,Ý nghĩa
+trang bị kiến thức,kỹ năng vận hành thiết bị hấp phụ
C,Cách tiến hành thí nghiệm
a,Hấp phụ
+Đổ 200 ml cồn 96 độ vào bình hóa hơi
+bật các van A ,bật công tắc máy nén ,điều chỉnh van A02(lưu lượng kk),A01(lưu
lượng ethanol) sao cho F02=1-1,5 F01
+thời gian hấp phụ vào nồng độ ethanol trong hỗn hợp khí
Kết thúc hấp phụ bằng cách tắt các van A và máy nén
-Xác định thể tích, độ cồn trước và sau hấp phụ để xác định lượng ethanol đã đi vào cột hấp phụ
b,Giải hấp
+bật công tắc máy bơm để nước vào sinh hàn ,bật công tắc nồi hơi +mở các van D
+tiến hành giải hấp trong khoảng thời gian xác định
+kết thúc khóa van D ,tắt nồi hơn và xác định thể tích và độ cồn của dung dịch thu được c,làm khô
+Mở hết D03 và H02,mở nhẹ H0
+bật công tắc máy nén ,điều chình H01 để lưu lượng F03=4,5m3/h
+bật công tắc bộ phận đốt không khí khô quá trình làm kho được tiến hành trong 45
phút với nhiệt độ 80-90 độ C d,làm nguội
+sau khi làm khô ,ngừng cấp điện bộ phận đốt nóng không khí ,duy trì máy nén them 15 phút nữa
+tắt máy nén ,khóa sinh hàn ,khóa các van
Câu 2 Phân biệt sự khác nhau giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Giống
Đều là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách pha Khác Lực liên kết
Thực hiện bằng lực phân Thực hiện bằng lực liên tử ,liên kết yếu
kết hóa học ,liên kết mạnh Số lớp Đơn lớp Đa lớp Thời gian phản ứng Nhanh Chậm Bản chất Thuận nghịch Bất thuận nghịch ảnh hưởng áp suất
Hiệu quả tăng khi tăng P Hiệu quả giảm khi P giảm Năng lượng hoạt hóa Nhỏ Cao
Câu 3 .tính tải trọng khối lượng ethanol /không khí
X=m ethanol đi vào cột hấp phụ/m không khí
m không khí=vdt v là lưu lượng dòng .d là khối lượng riêng kk ,t là thời gian
Câu 4 tính lượng ethanol hấp phụ tối đa trên bề mặt than hoạt tính
2,Xác định lượng ethanol hấp phụ tối đa
Khối lượng than hoạt tính là 2,5kg,Sbm=800000m2/kg
Thể tích 1 mol ethanol là M/D=46/0,783
Thể tích 1 phân tử ethanol =thể tích 1 mol ethanol/6.02*10^23
*Với hình lập phương
S1 phân tử =thể tích 1 phân tử ethanol ^2/3
Số phân tử ethanol là=Sbm than hoạt tính /S1 phân tử
Lượng ethanol bị hấp phụ tối đa là =số phân tử ethanol.M(46)/số avogadro
*Với hình cầu Vhc=4piR^3/3 ,Shc=4piR^2 S 3𝑉 1phân tử = 4𝑝𝑖( )2/3 4𝑝𝑖
Số phân tử ethanol =Sbm than hoạt tính /S 1 phân tử
Lượng ethanol hấp phụ tối đa là =số phân tử ethanol*M/số avogadro
nhận thấy ethanol hình lập phương có lượng hấp phụ lớn hơn hình cầu ,trường
hợp này xảy ra ở hấp phụ vật lý và hấp phụ đơn lớp
Câu 5 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt quan trọng Langmuir: 𝑏𝐶 ɼ = ɼ𝑚 𝑏𝐶+1
ɼ, ɼ𝑚 là dung lượng và dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
C nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng
b hệ số của phương trình Langmuir
Frenundlich a=KCn với a =X/m
X là số mol chất bị hấp phụ (mol/l)
m là khối lượng chất hấp phụ (g)
C là nồng độ cân bằng (mol/l hay mmol/l)
k là hằng số tương ứng cho khối lượng của chất bị hấp phụ ở nồng độ cân bằng.
n là hằng số (n = 0,1 ÷ 0,5)
CÂU 6 Yếu tố ảnh hưởng tới hấp phụ +Bản chất chất khí
+bản chất chất hấp phụ +nhiệt độ +Áp suất
BÀI 4 THIẾT BỊ LỌC KHUNG BẢN
-Lọc là phương pháp tách cơ học hỗn hợp dị thể lỏng rắn có sử dụng vật liệu lọc
-Vật liệu lọc có khả năng giữa cấu tử trong hỗn hợp có kích thước lớn hơn kích thươc lỗ xốp
-Chất lỏng đi qua vật liệu lọc gọi là dịch lọc
-Chất rắn được giữ lại trên bề mặt vật liệu lọc hình thành bánh lọc
-Động lực của quá trình là sự chênh lệch áp suất của hai phía vật liệu lọc (dịch lọc
và dòng huyền phù ban đầu )
-Chênh lệch áp suất có thể được tạo ra bằng cách:máy bơm ,hút chân không dùng
khí nén lên mặt thoáng … Câu 1 A,Mục đích
+tính toán thông số liên qua đến quá trình lọc B,Ý nghĩa
+minh họa lý thuyết và kỹ thuật lọc ,các phương trình lọc và xác định yếu tố ảnh
hưởng tới quá trình lọc
C cách tiến hành thí nghiệm
+pha dung dịch huyền phù trong thùng chứa dung dịch ban đầu có nồng độ(kg/m3)
xác định (0,1-0,2kg)cho một khoang lọc
+lắp các khung lọc theo thứ tự (khung-giấy –tấm đỡ)
+bật máy bơm đưa dung dịch vào bình chứa và cho hỗn hợp chạy tuần hoàn trong vài phút
+mở van bắt đầu quá trình lọc ,theo dõi thời gian lọc với thể tích dịch lọc thu được
tại thùng chứa dịch lọc
+sau khi kết thúc quá trình lọc ,tắt máy bơm và máy khuấy ,tháo bỏ dung dịch thừa
,tháo các khung lọc và vệ sinh thiết bị
Câu 3 nêu cách xác định anpha và beta tại dentaP không đổi?
Câu 2 Nêu các phương pháp lọc hạt ,lọc sâu ,lọc dòng chảy ?quá trình lọc phụ thuộc yếu tố nào ?
Lọc hạt :chất rắn trong huyền phụ được giữ lại nhờ vật liệu lọc ,sau một khoảng
thời gian lớp chất rắn dày lên hình thành bánh lọc có tác dụng như lớp vật liệu lọc
,là quá trình lọc gián đoạn
Lọc sâu :vật liệu lọc là lớp xốp dày ,các chất rắn nhỏ sẽ được giữ lại bên trong các
lỗ hống và mao quản của vật liệu ,là quá trình gián đoạn
Lọc dòng chảy :tiểu phân được lưu giữ trên bè mặt của vật liệu lọc nhưng không
tạo thành bánh lọc dòng huyền phù chảy trượt trên bề mặt vật liệu cuốn theo chất
rắn ,hàm lượng chất rắn trong dung dịc được tăng lên do dịch lọc thaam qua vật liệu lọc
Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lọc
+Huyển phù :nồng độ ,kích cỡ ,bề mặt và độ phân tán của chất rắn trong huyền phù
,trọng lượng riêng của nước và bã
+vật liệu lọc (gồm cả bánh lọc ):số bánh lọc .tiết diện của vật liệu lọc ,kích thước lỗ trống
+Chênh lệch áp suất ở hai phía vật việu lọc ,tốc độ dòng qua vách lọc ,cấu tạo và
trở lực lớp ,dòng chuyển động của chất lỏng
Câu 3Quy luật biến đổi biến đổi tốc độ lọc và chất lượng lọc (khả năng lưu giữ các
tiểu phân chất rắn trong huyền phù trên màng lọc )theo thời gian
BÀI 5 SỐ ĐĨA LÝ THUYẾT
Chưng cất là quá trình tách chất bằng nhiệt ,dùng để phân tách một hỗn hợp lòng
gồm hai hay nhiều cấu tử với điều kiện là thành phần cấu tử trong hỗn hợp ở pha
hơi và pha lỏng phải khác nhau ở nhiệt độ xác định
Trong cột chưng cất xảy ra cân bằng trao đổi chất và trao đổi nhiệt giữa pha hơi đi
từ dưới lên và pha lỏng đi từ trên xuống, thành phần của hai dòng vật chất sẽ thay
đổi dọc theo chiều dài cột. Từ đáy cột đến đỉnh cột, nồng độ cấu tử dễ bay hơi (cấu
tử nhẹ) tăng dần, nồng độ cấu tử khó bay hơi (cấu tử nặng) giảm dần. Câu 1 A ,ý nghĩa
Đặc trung cho khả năng tách của cột
N càng lớn khả năng tách càng tốt,hiệu quả cột tách chất tốt ).
N nhỏ khả năng tách kém, hiệu quả tách không cao
Tính toán chiều cao của cột chung cất B ,mục đích
Rèn luyện kỹ năng chưng cất trên hệ thông chưng gián đoạn
Xác định số đĩa lý thuyết của cột chưng cất cho sẵn
C cách tiến hành thí nghiệm
+lấy hỗn hợp 20g methanol và 80 g ethanol ,đo chiết suất của hỗn hợp
+cho hỗn hợp vào bình chưng +đá bọt
+bật bếp điện và điều tuần hoàn nước làm lạnh
+thực hiện chưng cất trong 60 phút
+sau 60 phút lấy 1-2 ml phần ngưng tụ pha hơi ở đầu cột bỏ đi .tránh chất bẩn roie
vào hệ đóng khoá và tiếp tục chưng cất trong 30 phút
+lấy đồng thời trong 5s hỗn hợp pha hơi ở đầu cột và bình chưng,đống khoá lấy
chất ,khi lấy nhớ ghi nhiệt đọ đầu cột và cuối cột
+đo chiết suất hỗn hợp pha hơi ở đầu cột và bình chưng ở nhiệt độ phòng
+sau 10 phút,lặp lại việc lấy mẫu,xác định lại đĩa lý thuyết kcho tới khi số đĩa lý
thuyết của cột chưng cất xác định được không chênh lệch 1-2 đĩa lý thuyết
Xây dựng giản đồ chiết suất-thành phần hỗn hợp methanol và ethanol
+Chuẩn bị 10 ông nghiệm sạch khoo có nắp đậy
+cân lần lượt n khối lượng methanol và 10-n ethanol (n chạy từ 0-10)
+đo chiết suất ,ghi kết quả và nhiệt độ tại thời điểm đo
từ giản đồ ta xác định được Xd(đầu cột)và Xs(cuối cột )
Xây đựng giản đồ nhiệt độ -thành phần (T-x,y) và đường cân bằng lỏng hơi (x-y)
của hệ methanol và ethanol
Từ giá trị bảng số liệu ta tính %mol của methanol và ethanol
% mol x methanol= %𝑚𝑥∗100% %𝑚𝑥 100−%𝑚𝑥 + 32 46 %mol y tương tự
Vẽ giản đồ nhiệt độ-thành phần x-y ta xác định Xd,Xs rồi xác định số điã lý thuyết từ Xd và Xs
Câu 2 giải thích sơ đồ nguyên lý của chưng cất hồi lưu có sử dụng cột cất
Hỗn hợp đầu được đun nóng đến nhiệt độ xác định đưa vào vị trí nạp liệu của thân.
chưng cất,Đáy tháp có bộ phận gia nhiệt đểđun nóng hỗn hợp chất lỏng .Đỉnh tháp
có bộ phận trao đổi nhiệt để ngưng tụ các cấu tử pha hơi .Một phần chất lỏng
ngưng tụ được quay trỏ lại cột chưng cất ,một phần được lấy ra (sản phần đầu cột)
Câu 3 giải thích quá trình trao đổi chất và trao đổi nhiệt xảy ra trong cột chưng cất
Trong cột chưng cất tồn tại một dòng hơi đi lên và dòng lỏng đi từ trên xuống ,hai
dòng này xảy ra cân bằng trao đổi nhiệt và trao đổi chất như sau
+ở phí dưới cột chưng cất có bộ phận gia nhiệt ,phần lớn cấc cấu tử nhẹ và một ít
cấu tử nặng sẽ chuyển thành hơi đi lên ,trong quá trình đi lên một số cấu tử hơi(chủ
yếu là cấu từ nặng )sẽ bị mất năng lượng ngưng tụ và chuyển vào dòng lỏng đi xuống
+nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình ngưng tụ cấp cho các cấu tử trong dòng lỏng
(chủ yếu là cấu tử nhẹ)để chuyển thành hơi cùng dòng hơi bay lên
+quá trình cân bằng trao đổi chất và traođổi nhiệt giữa dòng lỏng và dòng hơi làm
cho pha hơi càng đi lên càng giàu cấu tử nhẹ và pha lỏng càng đi xuống cành giàu cấu tử nặng
ĐĨA LÝ THUYẾT LÀ GÌ ?
Là phần tưởng tượng trong cột tách ,tại đó xảy ra cân bằng trao đổi chất và trao đổi
nhiệt giữa dòng hơi đi lên và dòng long đi xuống
MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG CHẤT NHỒI TRONG CỘT
+tăng diện tích tiếp xúc giữa các pha và tăng số lần xảy ra cân bằng trao đổi chất
và trao đổi nhiệt của dòng hơi và dòng lỏng
+tăng số đĩa lý tuyết và hiệu quả tách
Câu 4 Giải thích sự thay đổi chiết suất ở đầu cột và bình chưng theo thời gian ?
Câu 5 điều kiện tách hỗn hợp bằng phương pháp chưng cất ?đối với hệ hỗn hợp
đẳng phí thì chung cất như thế nào
Điều kiện :hai cấu tử trong hỗn hợp khác nhau về nhiệt độ bay hơi
Hệ hỗn hợp thành phần đẳng phí(tp pha lỏng và pha hơi có mối quan hệ khăng khít
với nhau ở cùng nhiệt độ ) ta dùng thêm cấu tử thứ 3 để phá đẳng phí ,cấu tử thứ 3
này tạo ái lực với 1 trong 2 cấu tử là khác nhau ,phá vỡ đẳng phí
BÀI 6 :ĐIỀU CHẾ AXIT SUNFUARIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIẾP XÚC CÂU 1 A, mục đích
Tính toán hiệu suất chuyển hóa của lưu huỳnh trong tùng giai đoạn ,các yếu tố ảnh
hưởng tới độ chuyển hóa và hiệu suất điều chế axit B ,ý nghĩa
Minh họa công nghệ điều chế axit sunfuaric bằng phương pháp tiếp xúc C ,cách tiến hành
+mở cửa bên phải của lò đốt,lấy thuyền đốt ra đi cân 0,2-0,3g lưu huỳnh trải đều
lưu huỳnh trong long thuyền ,đặt thuyền đúng vị trí trong lò đốt
+mở cửa cấp dung dịch vào hai bình phản ứng ,bình 1 chứa 200 ml nước cất ,bình
2 chưa 100 ml NaOH 0,2N đậy của cấp nước ,cấp naoh và của lò đốt
+bật máy thổi khí ,kiểm tra độ kín của hệ ,áp suất ,lưu lượng khí ,điều chỉnh lượng
khí qua lò đốt lưu huỳnh với tốc độ chậm sủi bọt đều nhẹ ,mở van bổ sung khí vàolò oxi hóa xúc tác
+bật lò oxi hóa ,chờ nhiệt độ ổn định 500 độ C
+đốt đèn cồn đúng vị trí
+quan sát sự biến đổi trạng thái lưu huỳnh
+khi S cháy hết tắt đèn còn thổi khí them 30 phút nữa +tắt lò oxi hóa xúc tác
+mở cửa cấp dung dịch ở hai bình phản ứng và tắt máy thổi khí Mở khóa bình 1
+lấy dung dịch ra bình định mức 250 ml ,
+tiến hành định mức dung dịch ,tiến hành chuẩn độ bành NaOH để xác định tổng lượng axit trong bình
+lấy dung dịch +H2SO4 và tiến hành chuẩn độ bằng KMno4 để xác định lượng SO3- trong bình 1
+lấy tổng lượng axits đã biết –lượng SO3- sẽ tính được lượng SO4 trong dung dịch Mở khóa bình 2
+tiến hành chuẩn độ lượng NaOH dư trong bình 2 bằng H2SO4 với chỉ thị phenolphtanein
+lấy số mol NaOH cho vào bình – số mol NaOH phản ứng dư sẽ ra số mol NaOH
phản ứng với SO2 và SO3
+xác định SO3- bằng cách chuẩn độ KMnO4
+số mol NaOh phản ứng –số mol SO3-=số mol SO4-
+kết thúc thí nghiệm ,rửa sạch các thiết bị
Câu 2 ảnh hưởng của nhiệt độ ,áp suất xúc tác của quá trình oxy hóa SO2 SO2+O2SO3
-Ảnh hưởng của nhiệt độ
Phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3 là quá trình tỏa nhiệt ,nên độ chuyển hóa sẽ giảm khi nhiệt độ tăng
-ảnh hưởng của áp suất
Tăng áp suất ,độ chuyển hóa tăng -ảnh hưởng xúc tác
Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng oxy hóa SO2 thành SO3và làm giảm năng
lượng hoạt hóa của phản ứng
Câu 3 cách xác định độ chuyển hóa Độ chuyển hóa SSO2
H1=(𝑡ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑆 4
𝑂 2−+𝑡ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑆 3 𝑂 −)∗100% 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑆 Độ chuyển hóa SO2SO3 H2=
𝑡ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑆 4 𝑂 2−∗100%
𝑡ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂42−+𝑡ổ𝑛𝑔 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑆𝑂3
Tính hiệu xuất quá trình điều chế H2SO4
Y= 𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑆 4 𝑂
𝑠ố 𝑚𝑜𝑙 𝑙ư𝑢 ℎ𝑢ỳ𝑛ℎ
+Hầu hết lưu huỳnh đưa vào đều được đốt cháy tạo thành lưu huỳnh đioxit
+ Hiệu suất của quá trình chuyển hóa từ SO2 tới SO3 cao,sự khuếch tán của các cấu
tử khí, hấp phụ, giải hấp của các chất phản ứng và sản phẩm hoặc được quyết định
bằng động học của phản ứng chuyển hóa
+Hiệu suất quá trình điều chế H2SO4 thấp ,dù lượng SO3 tạo ra khá cao nhưng
hiệu suất tạo axit thấp do sự hấp thụ SO3 của nước thấp
Câu 4.So sánh quá trình oxy hóa SO2SO3 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp
Trong phòng thí nghiệm SO3 được nước hấp thụ tạo thành H2SO4 SO3+ H2O → H2SO4
Trong phòng công nghiệp ,hấp thụ SO3 bằng dung dịch H2SO4 98%, một phần SO3
khác hòa tan trong H2SO4 tạo thành oleum,sau đó dùng nước pha loãng oleum tạo thành H2SO4
H2SO4+ nSO3→ H2SO4.nSO3(oleum)
H2SO4.nSO3+ H2O → (n+1) H2SO4
Câu 5 ngoài phương pháp trên còn phương pháp nào điều chế axit sunfuaric (trình bày ngắn gọn)