Kỹ thuật phản ứng

  • Số trang: 40 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 37 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ  BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT PHẢN ỨNG GVHD: Lê Văn Nhiều SVTH: Ngô Mạnh Linh MSSV: 08097421 Tổ: 1 Lớp HP: Tối thứ 5, 6 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 Bài 1: Thời gian lưu Ngày thực hành: 26-11-2010 Sinh viên: Ngô Mạnh Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hành: Tối thứ 5, 6 Tổ thực hành: Tổ 1 Điểm: Lời phê của thầy: 1. Mục đích thí nghiệm: -Khảo sát thời gian lưu của hệ thống bình khấy mắc nối tiếp theo mô hình dãy hộp. -Xác định hàm phân bố thời gian lưu thực với phổ thời gian lưu lý thuyết. -Tìm hiểu các cận của mô hình dãy hộp và thông số thống kê của mô hình thí nghiệm. 2. Bảng số liệu: 2.1. Hệ một bình làm việc gián đoạn: Do T0=37.6 nên D0  2  ln(T0 )  2  lg(37.6)  0, 4248 Đường kính: d =120 mm Chiều cao: h =110 mm Lưu lượng: v =0,004274 l/s t (s) D 30 60 90 120 150 180 210 60.5 38.6 38.5 38 37.9 37.6 37.6 2.1. Hệ một bình làm việc liên tục: D0  0, 4248 Đường kính: d =120 mm Chiều cao: h =110 mm Lưu lượng: v =0,004274 l/s t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 0.313364 0.352617 0.329754 0.302771 0.275724 0.250264 0.225483 0.201349 0.181115 0.163676 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 0.152427 0.130182 0.118615 0.104577 0.097453 0.086716 0.078834 0.069560 0.062984 0.057992 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 0.053057 0.045757 0.040482 0.036212 0.033858 0.028724 0.027334 0.023650 0.024109 0.020907 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 0.019542 0.019088 0.012781 0.009661 0.006564 0.007005 0.005243 0.006564 0.004804 0.007005 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470 0.004365 0.005683 0.002177 0.004365 0.004804 0.005243 0.000869 0.003926 0.000000 2.1. Hệ hai bình làm việc liên tục: D0  0, 4248 Đường kính: d =120 mm Chiều cao: h =110 mm Lưu lượng: v =0,004274 l/s t(s) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 D 0.011441 0.038579 0.063989 0.088842 0.107349 0.125518 0.133713 0.145694 0.154902 0.151195 0.154902 t(s) 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 D 0.151195 0.149967 0.142065 0.142065 0.126098 0.118045 0.115205 0.106793 0.104577 0.097453 0.089376 t(s) 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính thời gian lưu trung bình: -Thực nghiệm: D t(s) D t(s) D 0.087247 0.078834 0.077794 0.069560 0.070070 0.062482 0.059484 0.051098 0.047208 0.047208 0.041436 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 0.040005 0.034798 0.033858 0.028260 0.027797 0.023650 0.025488 0.025028 0.021819 0.019088 0.019542 1350 1380 1410 1440 1470 1500 1530 1560 1590 1620 1650 0.018181 0.016374 0.011441 0.013676 0.008774 0.011441 0.003488 0.001305 0.001741 0.001305 0.000000 k _ k  C .t t i i i 1 k _ Vì D   .b.C  k .C nên  t  C  D .t i i i 1 k D i i i 1 i 1 với D là mật độ quang: D  2  log(T ) với T là độ truyền suốt đo bằng máy so màu. -Lý thuyết:  V v với V là tổng thể tích hệ thống khảo sát: V   là lưu lượng dòng chảy: v  2 .d .h (l) 4 1 (l/s) với t (s) là thời gian chảy đầy 1 lít t nước. 3.2. Tính thời gian lưu rút gọn: -Thực nghiệm: i  ti với ti (s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i. _ t -Lý thuyết: i  ti với ti (s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i.  3.3. Tính hàm đáp ứng: -Thực nghiệm: Cni  Ci D  i C0 D0n với Di là mật độ quang ở thời điểm i: Di  2  lg(Ti ) với T là độ truyền suốt đo bằng máy so màu. D0n là mật độ quang ban đầu của mỗi hệ: D0n  D0 với n là số bình khấy mắc nối n tiếp của hệ đang khảo sát và D0 là mật độ quang ban đầu đo được ở hệ một bình khuấy gián đoạn. -Lý thuyết: Cni  nn D .i n 1.e n .i  (n  1)! D0TN với n là số bình khuấy mắc nối tiếp trong hệ đang khảo sát. 4. Kết quả tính toán: 4.1. Hệ một bình làm việc gián đoạn: STT 1 2 3 4 5 6 7 T% 60.5 38.6 38.5 38.0 37.9 37.6 37.6 t (s) 30 60 90 120 150 180 210 D 0.218245 0.413413 0.414539 0.420216 0.421361 0.424812 0.424812 D/D0TN 0.513744 0.973166 0.975818 0.989182 0.991876 1.000000 1.000000 TN 0.236005 0.472009 0.708014 0.944019 1.180023 1.416028 1.652033 D/D0LT 0.902079 0.813747 0.734064 0.662184 0.597342 0.538850 0.486086 LT 0.103053 0.206106 0.309159 0.412212 0.515265 0.618318 0.721371 4.2 Hệ một bình làm việc liên tục: STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 T% 48.6 44.4 46.8 49.8 53.0 56.2 59.5 62.9 65.9 68.6 70.4 74.1 76.1 78.6 79.9 81.9 83.4 85.2 86.5 87.5 88.5 90.0 91.1 92.0 92.5 93.6 93.9 94.7 94.6 95.3 95.6 95.7 97.1 97.8 98.5 t (s) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 D 0.313364 0.352617 0.329754 0.302771 0.275724 0.250264 0.225483 0.201349 0.181115 0.163676 0.152427 0.130182 0.118615 0.104577 0.097453 0.086716 0.078834 0.069560 0.062984 0.057992 0.053057 0.045757 0.040482 0.036212 0.033858 0.028724 0.027334 0.023650 0.024109 0.020907 0.019542 0.019088 0.012781 0.009661 0.006564 D/D0TN 0.737652 0.830054 0.776235 0.712717 0.649050 0.589116 0.530783 0.473973 0.426340 0.385290 0.358811 0.306446 0.279218 0.246173 0.229403 0.204128 0.185574 0.163744 0.148263 0.136512 0.124895 0.107712 0.095293 0.085243 0.079702 0.067616 0.064345 0.055672 0.056752 0.049215 0.046002 0.044933 0.030086 0.022742 0.015451  TN 0.101525 0.203049 0.304574 0.406099 0.507624 0.609148 0.710673 0.812198 0.913723 1.015247 1.116772 1.218297 1.319821 1.421346 1.522871 1.624396 1.725920 1.827445 1.928970 2.030495 2.132019 2.233544 2.335069 2.436593 2.538118 2.639643 2.741168 2.842692 2.944217 3.045742 3.147267 3.248791 3.350316 3.451841 3.553365 D/D0LT 0.902079 0.813747 0.734064 0.662184 0.597342 0.538850 0.486086 0.438488 0.395551 0.356818 0.321878 0.290360 0.261927 0.236279 0.213143 0.192271 0.173444 0.156460 0.141140 0.127319 0.114852 0.103606 0.093460 0.084309 0.076053 0.068606 0.061888 0.055828 0.050361 0.045430 0.040981 0.036968 0.033348 0.030083 0.027137 LT 0.103053 0.206106 0.309159 0.412212 0.515265 0.618318 0.721371 0.824423 0.927476 1.030529 1.133582 1.236635 1.339688 1.442741 1.545794 1.648847 1.751900 1.854953 1.958006 2.061059 2.164112 2.267164 2.370217 2.473270 2.576323 2.679376 2.782429 2.885482 2.988535 3.091588 3.194641 3.297694 3.400747 3.503800 3.606853 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 98.4 98.8 98.5 98.9 98.4 99.0 98.7 99.5 99.0 98.9 98.8 99.8 99.1 100.0 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470 0.007005 0.005243 0.006564 0.004804 0.007005 0.004365 0.005683 0.002177 0.004365 0.004804 0.005243 0.000869 0.003926 0.000000 0.016489 0.012342 0.015451 0.011308 0.016489 0.010275 0.013377 0.005124 0.010275 0.011308 0.012342 0.002047 0.009243 0.000000 3.654890 3.756415 3.857940 3.959464 4.060989 4.162514 4.264039 4.365563 4.467088 4.568613 4.670137 4.771662 4.873187 4.974712 0.024480 0.022083 0.019920 0.017970 0.016210 0.014623 0.013191 0.011899 0.010734 0.009683 0.008735 0.007880 0.007108 0.006412 3.709905 3.812958 3.916011 4.019064 4.122117 4.225170 4.328223 4.431276 4.534329 4.637382 4.740435 4.843488 4.946541 5.049594 D/D0LT 0.185924 0.335436 0.453885 0.545920 0.615579 0.666361 0.701296 0.722999 0.733728 0.735423 0.729751 0.718138 0.701802 0.681779 0.658949 0.634053 0.607713 0.580453 0.552704 0.524824 0.497105 0.469782 0.443043 0.417036 0.391875 0.367642 0.344398 0.322181 0.301012 0.280900 0.261841 0.243820 0.226819 0.210809 0.195759 0.181636 0.168401 0.156017 0.144443 0.133640 0.123568 0.051526 0.103053 0.154579 0.206106 0.257632 0.309159 0.360685 0.412212 0.463738 0.515265 0.566791 0.618318 0.669844 0.721371 0.772897 0.824423 0.875950 0.927476 0.979003 1.030529 1.082056 1.133582 1.185109 1.236635 1.288162 1.339688 1.391215 1.442741 1.494267 1.545794 1.597320 1.648847 1.700373 1.751900 1.803426 1.854953 1.906479 1.958006 2.009532 2.061059 2.112585 4.3. Hệ hai bình làm việc liên tục: STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 T% 97.4 91.5 86.3 81.5 78.1 74.9 73.5 71.5 70.0 70.6 70.0 70.6 70.8 72.1 72.1 74.8 76.2 76.7 78.2 78.6 79.9 81.4 81.8 83.4 83.6 85.2 85.1 86.6 87.2 88.9 89.7 89.7 90.9 91.2 92.3 92.5 93.7 93.8 94.7 94.3 94.4 t (s) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 D 0.011441 0.038579 0.063989 0.088842 0.107349 0.125518 0.133713 0.145694 0.154902 0.151195 0.154902 0.151195 0.149967 0.142065 0.142065 0.126098 0.118045 0.115205 0.106793 0.104577 0.097453 0.089376 0.087247 0.078834 0.077794 0.069560 0.070070 0.062482 0.059484 0.051098 0.047208 0.047208 0.041436 0.040005 0.034798 0.033858 0.028260 0.027797 0.023650 0.025488 0.025028 D/D0TN 0.026932 0.090814 0.150629 0.209133 0.252697 0.295467 0.314757 0.342961 0.364636 0.355911 0.364636 0.355911 0.353019 0.334418 0.334418 0.296833 0.277876 0.271190 0.251389 0.246173 0.229403 0.210389 0.205377 0.185574 0.183125 0.163744 0.164945 0.147082 0.140023 0.120284 0.111126 0.111126 0.097540 0.094171 0.081915 0.079702 0.066524 0.065434 0.055672 0.059999 0.058915 TN 0.055119 0.110237 0.165356 0.220474 0.275593 0.330712 0.385830 0.440949 0.496067 0.551186 0.606305 0.661423 0.716542 0.771660 0.826779 0.881898 0.937016 0.992135 1.047253 1.102372 1.157491 1.212609 1.267728 1.322846 1.377965 1.433084 1.488202 1.543321 1.598439 1.653558 1.708677 1.763795 1.818914 1.874032 1.929151 1.984270 2.039388 2.094507 2.149625 2.204744 2.259863 LT 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 95.1 95.7 95.6 95.9 96.3 97.4 96.9 98.0 97.4 99.2 99.7 99.6 99.7 100.0 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470 1500 1530 1560 1590 1620 1650 0.021819 0.019088 0.019542 0.018181 0.016374 0.011441 0.013676 0.008774 0.011441 0.003488 0.001305 0.001741 0.001305 0.000000 0.051363 0.044933 0.046002 0.042799 0.038543 0.026932 0.032194 0.020654 0.026932 0.008211 0.003072 0.004097 0.003072 0.000000 2.314981 2.370100 2.425219 2.480337 2.535456 2.590574 2.645693 2.700812 2.755930 2.811049 2.866167 2.921286 2.976405 3.031523 0.114187 0.105458 0.097344 0.089808 0.082814 0.076329 0.070320 0.064755 0.059607 0.054845 0.050445 0.046380 0.042628 0.039166 2.164112 2.215638 2.267164 2.318691 2.370217 2.421744 2.473270 2.524797 2.576323 2.627850 2.679376 2.730903 2.782429 2.833956 5. Đồ thị: Phổ đáp ứng của hệ một bình làm việc gián đoạn D/D 0 1.2 1 0.8 Thực nghiệm 0.6 Lý thuyết 0.4 0.2 0 0 0.5 D/D 0 1 1.5 2  Phổ đáp ứng của hệ một bình làm việc liên tục 1 0.9 0.8 0.7 0.6 Thực nghiệm 0.5 Lý thuyết 0.4 0.3 0.2  0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 Phổ đáp ứng của hệ hai bình làm việc liên tục D/D 0 0.8 0.7 0.6 0.5 Thực nghiệm 0.4 Lý thuyết 0.3 0.2 0.1  0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 6. Bàn luận: * Nhận xét về cách lấy mẫu: Trong quá trình tiến hành thí nghiệm để đo độ truyền suốt T thì mẫu phải được lấy một cách liên tục. Cứ 30 giây thì lấy mẫu một lần; mẫu được đựng trong cuvett; cuvett chứa mẫu phải luôn sạch sẽ, khô ráo, bên trong ống không được có bọt khí và được tráng lại bằng nước cất trước khi tiến hành lấy mẫu ở lần tiếp theo. Kết quả thí nghiệm chính xác ở mức độ cao hay thấp phần lớn là do cách lấy mẫu, chính vì vậy việc lấy mẫu thì khó khăn, và cần phải được thực hiện theo đúng nguyên tắc. * So sánh  TN và  LT trong môt hệ và với các hệ khác: Dựa vào kết quả tính toán ta thấy: -Trong một hệ một bình khuấy gián đoạn  TN lớn hơn  LT , ở hệ một bình khuấy thì  LT lớn hơn chút xíu TN , còn ở 2 bình khuấy liên tục thì  LT lớn hơn nhiều so với  TN . -Trong hai trường hợp 1 bình liên tục và 2 bình liên tục thì  LT và  TN của 2 bình khuấy trộn liên tục là thấp nhất so với 1 bình khuấy trộn liên tục. Điều đó chứng tỏ hệ thống 2 bình khuấy trộn liên tục làm việc hiệu quả hơn. Việc  LT và  TN của cả 2 trường hợp đều lớn hơn 1 chứng tỏ trong thiết bị có vùng chảy tù làm thời gian lưu lại của các phần tử lưu chất sẽ lâu hơn, đồng thời từ các giá trị của  LT và  TN cũng sẽ đánh giá hiệu quả của thiết bị làm việc có khuấy trộn lý tưởng hay không. -Ta thấy trong hệ một bình khuấy gián đoạn và hệ 2 bình khuấy liên tục thì thời gian lưu thực nghiệm t nhỏ thời gian lưu lý thuyết  còn trong hệ 1 bình khuấy liên tục thì t lại lớn hơn . -Trong các hệ chỉ có trường hợp một bình gián đoạn thì D/D0TN tăng lý do là trong hệ một bình gián đoạn chất màu được phân bố đều trong nước, được lưu trong hệ mà không chảy ra ngoài, nên độ truyền suốt T giảm dẫn đến mật độ quang D tăng cùng với . * Nguyên nhân dẫn đến sai số: - Cách lấy mẫu không chính xác. - Thời gian lấy mẩu khảo sát cách nhau không đều. - Lưu lượng nước chảy qua các bình là không đồng đều, thể tích ở mỗi bình trong hệ và giữa các hệ không bằng nhau. - Chế độ dòng chảy không ổn định do sự xuất hiện các vũng tù và các dòng chảy tắt. - Quá trình khuấy trộn không hoàn toàn. - Mức độ phân tán mẫu trong bình không đều nhau. - Bình khuấy không là bình khuấy lý tưởng. - Sai số trong quá trình tính toán. * Cách khắc phục sai số: Việc lấy mẫu phải thực hiện đúng theo hướng dẫn. Dùng cuvert phải sạch sẽ và khô ráo để việc đo quang được chính xác. Cứ sau 10 lần đo quang thì phải chỉnh lại mẫu bằng mẫu trắng một lần. Bài 2: Hệ thống khấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt Ngày thực hành: 2-12-2010 Sinh viên: Ngô Mạnh Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hành: Tối thứ 5, 6 Tổ thực hành: Tổ 1 Điểm: Lời phê của thầy: 1. Mục đích thí nghiệm: -Xác định biểu thức tốc độ phản ứng trong thiết bị khuấy trộn gián đoạn ở điều kiện đẳng nhiệt. -Xác định sự ảnh hưởng của thành phần các chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong điều kiện làm việc đẳng nhiệt. 2. Bảng số liệu: Bảng 1: Thông số ban đầu. o T ( C) 33 V NaOH (lit) 0.8162 V CH3COOC2H5 (lit) 0.7277 C NaOH (M) 0.1 C CH3COOC2 H5 (M) 0.1 Bảng 2: Dữ kiện động học. STT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 t (s) 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020 (mS) 13.15 7.86 7.38 7.14 7.09 6.76 6.73 6.65 6.54 6.45 6.37 6.31 6.18 6.07 5.97 5.98 5.98 5.98 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính lưu lượng và thành phần nhập liệu (bảng 1): Qua số liệu test bơm: Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s) Thời gian chảy đầy bình khuấy (s) 604 Bơm NaOH Bơm CH3COOC2H5 74 83 Ta suy ra: Lưu lượng NaOH: QNaOH  0,1  0, 001351 (l/s) 74 Lưu lượng CH3COOC2H5: QCH COOC H  3 2 5 0,1  0, 001205 (l/s) 74 -Thể tích của NaOH có trong bình đầy: VNaOH  QNaOH .tchay _ day _ binh  0, 001351.604  0,816216 (l) -Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy: VCH 3COOC2 H 5  QCH 3COOC2 H 5 .tchay _ day _ binh  0, 001205.604  0, 727711 (l) 3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 3): -Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau: C0 _ NaOH  C / NaOH . VNaOH 0,816216  0,1.  0.0552866  VCH3COOC2 H5 0,816216  0,727711 VNaOH C0 _ CH 3COOC2 H 5  C / CH 3COOC2 H5 . VCH 3COOC2 H 5 VNaOH  VCH 3COOC2 H 5  0,1. (M) 0, 727717  0, 047134 (M) 0,816216  0, 727717 Với C / NaOH  0,1M ; C / CH COOC H  0,1M là nồng độ ban đầu của NaOH và 3 2 5 CH3COOC2H5 trước khi nhập liệu. -Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: M  C 0 CH3COOC2 H5 C 0 NaOH  0, 047134  0,891566 0, 052866 -Độ dẫn điện ở thời điểm ban đầu (t=0) đo bởi đầu dò là  0  13,15 (mS). 3.3. Xác định hằng số tốc độ phản ứng (bảng 4): -Dựa vào độ dẫn điện ta có thể xác định nồng độ tác chất và sản phẩm tại các thời điểm khác nhau theo công thức:    i  Ci _ NaOH  (C _ NaOH  C0 _ NaOH ).  0   C0 _ NaOH  0       i  Ci _ CH 3COONa  C _ CH 3COONa .  0   0    (M) (M) Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i. Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì C0 _ CH COONa (chưa tạo thành sản phẩm). 3 Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t=) thì C _ NaOH  C0 _ NaOH  C0 _ CH3COOC2 H5  0, 052866  0, 047134  0,005732 (M) (do CH3COOC2H5 phản ứng hết còn NaOH dư) và C _ CH COONa  C0 _ CH COOC H  0, 047134 3 3 2 5 (M) -Độ chuyển hóa của tác chất (tỷ lệ giữa số mol tham gia phản ứng với số mol ban đầu) tính theo công thức: X i _ NaOH  C0 _ NaOH  Ci _ NaOH C0 _ NaOH -Độ chuyển hóa của sản phẩm (tỷ lệ giữa số mol sinh ra trong phản ứng với số mol ở thời điểm phản ứng xảy ra hoàn toàn) tính theo công thức: X i _ CH3COONa  -Ta tính được giá trị: Ci _ CH3COONa C _ CH3COONa  M  X 0 _ NaOH  1 .ln   dựa vào các số liệu tính sẵn. C0 _ NaOH .( M  1)  M .(1  X 0 _ NaOH )  -Theo thí nghiệm cứ mỗi 60 (s) ở từ thời điểm ban đầu ta lại đo độ dẫn điện. Từ đó ta tính được khoảng thời gian ở thời điểm thứ i: ti = 60.i (s). 3.4. Xác định biểu thức tính tốc độ của phản ứng: Dựa theo PTPU: NaOH + ban đầu: CH3COOC2H5  CH3COONa C0_NaOH C0_CH3COOC2H5 C2H5OH 0 phản ứng (i): C0_NaOH.Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH còn lại (i): C0_NaOH.(1- Xi_NaOH ) C0_NaOH.(1- Xi_NaOH ) + 0 C0_NaOH. Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH -Phương trình vận tốc: rA  C0 _ NaOH . dX NaOH  k .CNaOH .CCH3COOC2 H5  k .C 2 0 _ NaOH .(1  X i _ NaOH ).(M  X i _ NaOH ) dt Phân tách biến số và lấy tích phân ta được:  M  X i _ NaOH  1 .ln    kt C0 _ NaOH .( M  1)  M (1  X i _ NaOH )  Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị mối quan hệ giữa có dạng y=ax.  M  X i _ NaOH  1 .ln   và t C0 _ NaOH .( M  1)  M (1  X i _ NaOH )  ta sẽ được đường hồi quy (nhìn trên đồ thị): y = 0,1877.x + 16.945. Hệ số góc của đường này chính là hằng số tốc độ phản ứng k = 0,1877 (mol-1.l.s-1). -Vậy phương trình vận tốc của phản ứng: -rA = 0,1877.CNaOH.CCH3COOC2H5 4. Bảng kết quả tính toán: Bảng 3: Tính toán nồng độ ban đầu. o T ( C) 33 o C NaOH (M) 0.052866242 o C CH3COOC2H5 (M) 0.047133758  o (mS) 13.15 CNaOH (M) 0.005732484 CCH3COONa (M) 0.047133758   (mS) 5.597615287 Bảng 4: Xác định hằng số tốc độ phản ứng STT CNaOH (M) CCH3COONa (M) XNaOH (%) X CH3COONa (%) t (s)  M  XA  1 .ln   C A 0 .( M  1)  M .(1  X A )  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.052866 0.019852 0.016856 0.015358 0.015046 0.012987 0.012800 0.012300 0.011614 0.011052 0.010553 0.010178 0.009367 0.008681 0.008057 0.008119 0.008119 0.008119 0.000000 0.033014 0.036010 0.037508 0.037820 0.039879 0.040067 0.040566 0.041252 0.041814 0.042313 0.042688 0.043499 0.044186 0.044810 0.044747 0.044747 0.044747 0.000000 0.624490 0.681154 0.709486 0.715389 0.754346 0.757887 0.767331 0.780317 0.790941 0.800386 0.807469 0.822815 0.835801 0.847606 0.846425 0.846425 0.846425 0.000000 0.700441 0.763997 0.795775 0.802396 0.846090 0.850063 0.860655 0.875220 0.887137 0.897730 0.905674 0.922887 0.937452 0.950693 0.949369 0.949369 0.949369 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020 0.0 39.4 52.5 61.5 63.6 81.6 83.6 89.4 98.7 107.5 116.7 124.5 145.1 168.4 196.8 193.6 193.6 193.6 5. Đồ thị:  M  XA  1 .ln   C A0 .( M  1)  M .(1  X A )  HT phản ứng khuấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt 250 200 y = 0.1877x + 16.945 R2 = 0.9545 150 Series1 Đường hồi quy 100 50 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 t (s) 6. Bàn luận: * Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hằng số tốc độ: Với phản ứng xảy ra khi thay đổi nhiệt độ thì hằng số tốc độ phản ứng sẽ thay đổi theo định luật Arrhenius: k  k0 .e  E RT (trong đó k0 là hằng số ở điều kiện tiêu chuẩn) Qua đó ta thấy nếu phản ứng tỏa nhiệt (E<0) thì khi nhiệt độ T tăng thì hằng số tốc k sẽ giảm. Nếu phản ứng là thu nhiệt (E>0) thì khi nhiệt độ T giảm thì hằng số tốc độ k sẽ tăng. * Mô tả sự biến đổi hằng số tốc độ khi thay đổi nồng độ ban đầu của tác chất: Hằng số tốc độ có liên quan đến nồng độ đầu của tác chất theo phương trình:  M  XA  1 .ln    k .t C A0 .( M  1)  M .(1  X A )  Sử dụng và thay đổi các dữ liệu trên Excel ta đi đến kết luận: k sẽ tăng nồng độ CA0 đến một giá trị k cực đại thì k bắt đầu giảm khi nồng độ ban đầu CA0 tăng. Do đó k sẽ có giá trị cao nhất ở điểm cực đại khi mà tỷ lệ nồng độ tác chất ban đầu theo đúng tỷ lệ phương trình phản ứng (ở bài này là 1:1). *Nhận xét cách lấy mẫu: -Chúng ta phải thận trọng lấy mẫu, chú ý thu thập số liệu dẫn điện khoảng 30 phút/lần đến khi phản ứng diễn ra hoàn toàn.cài đặt tốc độ lấy mẫu trên phần mềm là 30s. -Cẩn thận cho vào thiết bị phản ứng 0.5 lít etyl acetate và bắt đẩu thu thập số liệu. Đồng thời chúng ta nên lưu ý là thí nghiệm được lập lại ở những giá trị khác nhau nên ta phải hết sức thận trọng để việc thu thập số liệu một cách chính xác nhất để đánh giá được mối quan hệ giữa hằng số tốc độ phản ứng K và nhiệt độ phản ứng. * Nguyên nhân dẫn đến sai số: -Pha hóa chất không chính xác. -Đầu điện cực đo độ dẫn điện không sạch. -Nguồn nước không được sạch. -Việc lắp đặt không phù hợp giữ đầu đo nhiệt độ và đầu đo dộ dẫn điện với thiết bị kết nối đo. * Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình phản ứng: -Sai số vận tốc phản ứng xảy ra do sự biến thiên nhiệt độ của môi trường. -Chế độ, tốc độ khuấy. Bài 3: Hệ thống thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục Ngày thực hành: 3-12-2010 Sinh viên: Ngô Mạnh Linh Mã số: 08097421 Lớp thực hành: Tối thứ 5, 6 Tổ thực hành: Tổ 1 Điểm: Lời phê của thầy: 1. Mục đích thí nghiệm: -Xác định hằng số tốc độ phản ứng trong thiết bị khuấy trộn liên tục. -Xác định sự ảnh hưởng của khả năng khuấy trộn đến tốc độ phản ứng. -Đánh giá hoạt động của thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục theo thời gian. 2. Bảng số liệu: STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 v NaOH (ml/phut) 39.7351 v CH3COOC2H5 (ml/phut) 60 CNaOH 0.1 CCH3COOC2H5 0.1  (mS/m) 4.49 4.48 4.46 4.48 4.65 4.59 4.49 4.48 4.49 n (rpm) 2 4 6 10 11 12 13 14 15 16 4.54 4.59 4.64 4.65 4.65 4.64 4.68 8 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính lưu lượng và thành phần nhập liệu (bảng 1): Qua số liệu test bơm: Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s) Thời gian chảy đầy bình khuấy (s) Bơm NaOH Bơm CH3COOC2H5 151 100 930 Ta suy ra: Lưu lượng NaOH: vNaOH  0,1  39.7351 (ml/ph) 151: 60 Lưu lượng CH3COOC2H5: vCH COOC H  3 2 5 0,1  60 (ml/ph) 100 : 60 -Thể tích của NaOH có trong bình đầy: VNaOH  vNaOH .tchay _ day _ binh  39, 7351. 103 .930  0, 615894 (l) 60 -Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy: VCH3COOC2 H5  vCH3COOC2 H5 .tchay _ day _ binh  60. 103 .930  0,93 (l) 60 3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 2) -Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau: C0 _ NaOH  C / NaOH . VNaOH 0, 615894  0,1.  0, 039841  VCH 3COOC2 H 5 0, 615894  0,93 VNaOH C0 _ CH 3COOC2 H 5  C / CH 3COOC2 H 5 . VCH 3COOC2 H 5 VNaOH  VCH 3COOC2 H 5  0,1. (M) 0,93  0.060159 (M) 0, 615894  0,93 Với C / NaOH  0,1M ; C / CH COOC H  0,1M là nồng độ ban đầu của NaOH và 3 2 5 CH3COOC2H5 trước khi nhập liệu. -Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: M  C 0 CH 3COOC2 H 5 C 0 NaOH  0,039841  1,51 0, 060159 -Độ dẫn điện ở thời điểm ban đầu (t=0) đo bởi đầu dò là  0  3, 05 (mS). 3.3. Xác định hằng số tốc độ phản ứng (bảng 3): -Dựa vào độ dẫn điện ta có thể xác định nồng độ tác chất và sản phẩm tại các thời điểm khác nhau theo công thức:    i  Ci _ NaOH  (C _ NaOH  C0 _ NaOH ).  0   C0 _ NaOH  0       i  C0 _ NaOH .  0  0   (M)    C0 _ NaOH     i  Ci _ CH 3COONa  C _ CH 3COONa .  0   0    (M) Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i. Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì C0 _ CH COONa (chưa tạo thành sản phẩm). 3 Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t=) thì C _ NaOH  0 (M) (do CH3COOC2H5 dư còn NaOH phản ứng hết) và C _ CH COONa  C0 _ NaOH  0, 039841 (M) 3 -Do vậy:      _ NaOH    _ CH COONa    _ CH COONa  0, 070.(1  0, 0248.(T  294)) (S) 3 3 Ở đây T= 306K thay vào ta được:   0, 070.(1  0, 0248.(306  294)).103  3.618805 (mS) -Độ chuyển hóa của tác chất (tỷ lệ giữa số mol tham gia phản ứng với số mol ban đầu) tính theo công thức: X i _ NaOH  C0 _ NaOH  Ci _ NaOH C0 _ NaOH -Độ chuyển hóa của sản phẩm (tỷ lệ giữa số mol sinh ra trong phản ứng với số mol ở thời điểm phản ứng xảy ra hoàn toàn) tính theo công thức: X i _ CH 3COONa  Ci _ CH 3COONa C _ CH 3COONa 3.4. Phương trình vận tốc của phản ứng: Theo PT cân bằng vật chất: Lượng tác chất nhập vào phân tố thể tích Lượng tác chất rời khỏi phân tố thể tích Lượng tác chất phản ứng trong phân tố thể tích Lượng tác chất tích tụ trong phân tố thể tích Hai số hạng đầu trong phương trình cân bằng là không đổi: - Lượng tác chất nhập vào phân tố thể tích là: FA0.(1-XA0).t - Lượng tác chất rời khỏi phân tố thể tích là: FAf.(1-XAf).t (FAf = FA0) - Lượng tác chất phản ứng trong phân tố thể tích được tính từ PT vận tốc: (-rA).V. t Vì thiết bị phản ứng hoạt động liên tục và ổn định nên không có sự tích tụ tác chất trong thiết bị, do đó: -Lượng tác chất tích tụ trong phân tố thể tích = 0 (Ở đây FA0 là số mol ban đầu nhập vào, XA0 và XAf lần lượt là độ chuyển hóa của tác chất và sản phẩm.) PT cân bằng vật chất có dạng sau: FA0.(1-XA0).t - FA0.(1-XAf).t - (-rA).V. t = 0 Đơn giản hóa ta thu được : X  X A0 V V   Af FA 0 v.C A0 ( rA )  V C A 0 ( X Af  X A 0 )  v (rA ) (1) (Trong đó V là thể tích của hỗn hợp phản ứng (lít) và v là lưu lượng thể tích hỗn hợp phản ứng còn CA0 là nồng độ ban đầu của hỗn hợp (mol/l) ). Ta lại có PT vận tốc : (rA )  (k .C A .C B ) f  k .C 2 A0 .(1  X Af ).(M  X Af ) Từ (1) và (2)  k .  k . (2). V X Af  X A0 .  v C A0 .(1  X Af ).(M  X Af ) Ở đây ta coi thiết bị là khuấy trộn lý tưởng nên thời gian lưu sẽ không đổi khi thiết bị khuấy trộn liên tục. Như vậy   const . Ta chỉ việc tính biểu thức T X Af  X A0 T và tính k  sau đó lấy trung bình cộng để tính ra ktb của C A0 .(1  X Af ).( M  X Af )  phản ứng. -Sau khi tính toán ta tìm được ktb = 0,009267. Như vậy phương trình vận tốc của phản ứng sẽ là : -rA= 0,009267.CNaOH.CCH3COOC2H5 4. Bảng kết quả tính toán: Bảng 2: Tính toán nồng độ (s) 930 CoNaOH 0.039841 CoCH3COOC2H5 0.060159 0(mS) 3.05 CNaOH 0 CCH3COONa 0.039841 (mS) 3.618805 Bảng 3: Xác định hằng số tốc độ phản ứng STT (s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 930 M CNaOH CCH3COONa 1,51 -0.153162 -0.151404 -0.147888 -0.151404 -0.181292 -0.170743 -0.153162 -0.151404 -0.153162 -0.161953 -0.170743 -0.179534 -0.181292 -0.181292 -0.179534 -0.186566 0.100862 0.100161 0.098760 0.100161 0.112068 0.107866 0.100862 0.100161 0.100862 0.104364 0.107866 0.111368 0.112068 0.112068 0.111368 0.114170 X NaOH (%) 4.844377 4.800249 4.711994 4.800249 5.550419 5.285653 4.844377 4.800249 4.844377 5.065015 5.285653 5.506291 5.550419 5.550419 5.506291 5.682802 X CH3COONa (%) 2.531624 2.514044 2.478882 2.514044 2.812916 2.707432 2.531624 2.514044 2.531624 2.619528 2.707432 2.795335 2.812916 2.812916 2.795335 2.865658 bieu thuc T 9.485735 9.635996 9.950632 9.635996 7.577426 8.199045 9.485735 9.635996 9.485735 8.797330 8.199045 7.674613 7.577426 7.577426 7.674613 7.299661 K K trung binh 0.010200 0.010361 0.010700 0.010361 0.008148 0.008816 0.010200 0.010361 0.010200 0.009459 0.008816 0.008252 0.008148 0.008148 0.008252 0.007849 0.009267 5. Bàn luận: * Đánh giá sự biến đổi độ dẫn điện của hỗn hợp phản ứng theo thời gian theo dõi. Giải thích: -Độ dẫn điện theo thời gian của hỗn hợp phản ứng sẽ giảm dần đến mức không đổi. Vì theo phương trình phản ứng: NaOH + CH3COOC2H5  CH3COONa + C2H5OH Trong phản ứng này chỉ xét đến độ dẫn điện của NaOH và CH3COONa vì hai chất này có hs điện ly lớn, 2 chất còn 2 lại có hs điện ly rất nhỏ (   5% ) nên để đơn giản ta coi độ dẫn điện của hai chất đó bằng 0 và độ dẫn điện của hỗn hợp phản ứng sẽ bằng tổng độ dẫn điện của NaOH và CH3COONa. Ta thấy ban đầu (t=0) độ dẫn điện của dung dịch là lớn nhất vì NaOH là một chất điện ly mạnh có hằng số điện ly   95% còn CH3COOC2H5 là một este độ dẫn điện không đáng kể (  0 ) . Phản ứng xảy ra với lượng NaOH giảm dần và CH3COONa tăng dần. Nhưng vì CH3COONa có độ dẫn điện nhỏ hơn NaOH (vì nó là một muối của bazo
- Xem thêm -