Báo cáo Thực hành kỹ thuật phản ứng

Phản ứng đoạn nhiệt là phản ứng không trao đổi nhiệt lượng với môi trường bên ngoài. Điều có nghĩa là đối với phản ứng tỏa nhiệt khi nhiệt sinh ra không được giải phóng ra bên ngoài thì lượng nhiệt đó sẽ biến đổi để làm nóng hỗn hợp dung dịch lên và nhiệt độ của hỗn hợp sẽ tăng lên đến mức không đổi. Ngược lại là phản ứng thu nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp sẽ giảm lên đến mức không đổi. Do vậy trong phản ứng đoạn nhiệt sẽ có sự biến đổi nhiệt độ đến khi nhiệt độ không đổi.

pdf40 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2567 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Báo cáo Thực hành kỹ thuật phản ứng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
0 0n DD n  với n là số bình khấy mắc nối 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: .1 0 . . ( 1)! i i n nn n i TN n DC e n D     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 T % t (s) D D/D0TN TN D/D0LT LT 1 60.5 30 0.218245 0.513744 0.236005 0.902079 0.103053 2 38.6 60 0.413413 0.973166 0.472009 0.813747 0.206106 3 38.5 90 0.414539 0.975818 0.708014 0.734064 0.309159 4 38.0 120 0.420216 0.989182 0.944019 0.662184 0.412212 5 37.9 150 0.421361 0.991876 1.180023 0.597342 0.515265 6 37.6 180 0.424812 1.000000 1.416028 0.538850 0.618318 7 37.6 210 0.424812 1.000000 1.652033 0.486086 0.721371 4.2 Hệ một bình làm việc liên tục: STT T % t (s) D D/D0TN TN D/D0LT LT 1 48.6 30 0.313364 0.737652 0.101525 0.902079 0.103053 2 44.4 60 0.352617 0.830054 0.203049 0.813747 0.206106 3 46.8 90 0.329754 0.776235 0.304574 0.734064 0.309159 4 49.8 120 0.302771 0.712717 0.406099 0.662184 0.412212 5 53.0 150 0.275724 0.649050 0.507624 0.597342 0.515265 6 56.2 180 0.250264 0.589116 0.609148 0.538850 0.618318 7 59.5 210 0.225483 0.530783 0.710673 0.486086 0.721371 8 62.9 240 0.201349 0.473973 0.812198 0.438488 0.824423 9 65.9 270 0.181115 0.426340 0.913723 0.395551 0.927476 10 68.6 300 0.163676 0.385290 1.015247 0.356818 1.030529 11 70.4 330 0.152427 0.358811 1.116772 0.321878 1.133582 12 74.1 360 0.130182 0.306446 1.218297 0.290360 1.236635 13 76.1 390 0.118615 0.279218 1.319821 0.261927 1.339688 14 78.6 420 0.104577 0.246173 1.421346 0.236279 1.442741 15 79.9 450 0.097453 0.229403 1.522871 0.213143 1.545794 16 81.9 480 0.086716 0.204128 1.624396 0.192271 1.648847 17 83.4 510 0.078834 0.185574 1.725920 0.173444 1.751900 18 85.2 540 0.069560 0.163744 1.827445 0.156460 1.854953 19 86.5 570 0.062984 0.148263 1.928970 0.141140 1.958006 20 87.5 600 0.057992 0.136512 2.030495 0.127319 2.061059 21 88.5 630 0.053057 0.124895 2.132019 0.114852 2.164112 22 90.0 660 0.045757 0.107712 2.233544 0.103606 2.267164 23 91.1 690 0.040482 0.095293 2.335069 0.093460 2.370217 24 92.0 720 0.036212 0.085243 2.436593 0.084309 2.473270 25 92.5 750 0.033858 0.079702 2.538118 0.076053 2.576323 26 93.6 780 0.028724 0.067616 2.639643 0.068606 2.679376 27 93.9 810 0.027334 0.064345 2.741168 0.061888 2.782429 28 94.7 840 0.023650 0.055672 2.842692 0.055828 2.885482 29 94.6 870 0.024109 0.056752 2.944217 0.050361 2.988535 30 95.3 900 0.020907 0.049215 3.045742 0.045430 3.091588 31 95.6 930 0.019542 0.046002 3.147267 0.040981 3.194641 32 95.7 960 0.019088 0.044933 3.248791 0.036968 3.297694 33 97.1 990 0.012781 0.030086 3.350316 0.033348 3.400747 34 97.8 1020 0.009661 0.022742 3.451841 0.030083 3.503800 35 98.5 1050 0.006564 0.015451 3.553365 0.027137 3.606853 36 98.4 1080 0.007005 0.016489 3.654890 0.024480 3.709905 37 98.8 1110 0.005243 0.012342 3.756415 0.022083 3.812958 38 98.5 1140 0.006564 0.015451 3.857940 0.019920 3.916011 39 98.9 1170 0.004804 0.011308 3.959464 0.017970 4.019064 40 98.4 1200 0.007005 0.016489 4.060989 0.016210 4.122117 41 99.0 1230 0.004365 0.010275 4.162514 0.014623 4.225170 42 98.7 1260 0.005683 0.013377 4.264039 0.013191 4.328223 43 99.5 1290 0.002177 0.005124 4.365563 0.011899 4.431276 44 99.0 1320 0.004365 0.010275 4.467088 0.010734 4.534329 45 98.9 1350 0.004804 0.011308 4.568613 0.009683 4.637382 46 98.8 1380 0.005243 0.012342 4.670137 0.008735 4.740435 47 99.8 1410 0.000869 0.002047 4.771662 0.007880 4.843488 48 99.1 1440 0.003926 0.009243 4.873187 0.007108 4.946541 49 100.0 1470 0.000000 0.000000 4.974712 0.006412 5.049594 4.3. Hệ hai bình làm việc liên tục: STT T % t (s) D D/D0TN TN D/D0LT LT 1 97.4 30 0.011441 0.026932 0.055119 0.185924 0.051526 2 91.5 60 0.038579 0.090814 0.110237 0.335436 0.103053 3 86.3 90 0.063989 0.150629 0.165356 0.453885 0.154579 4 81.5 120 0.088842 0.209133 0.220474 0.545920 0.206106 5 78.1 150 0.107349 0.252697 0.275593 0.615579 0.257632 6 74.9 180 0.125518 0.295467 0.330712 0.666361 0.309159 7 73.5 210 0.133713 0.314757 0.385830 0.701296 0.360685 8 71.5 240 0.145694 0.342961 0.440949 0.722999 0.412212 9 70.0 270 0.154902 0.364636 0.496067 0.733728 0.463738 10 70.6 300 0.151195 0.355911 0.551186 0.735423 0.515265 11 70.0 330 0.154902 0.364636 0.606305 0.729751 0.566791 12 70.6 360 0.151195 0.355911 0.661423 0.718138 0.618318 13 70.8 390 0.149967 0.353019 0.716542 0.701802 0.669844 14 72.1 420 0.142065 0.334418 0.771660 0.681779 0.721371 15 72.1 450 0.142065 0.334418 0.826779 0.658949 0.772897 16 74.8 480 0.126098 0.296833 0.881898 0.634053 0.824423 17 76.2 510 0.118045 0.277876 0.937016 0.607713 0.875950 18 76.7 540 0.115205 0.271190 0.992135 0.580453 0.927476 19 78.2 570 0.106793 0.251389 1.047253 0.552704 0.979003 20 78.6 600 0.104577 0.246173 1.102372 0.524824 1.030529 21 79.9 630 0.097453 0.229403 1.157491 0.497105 1.082056 22 81.4 660 0.089376 0.210389 1.212609 0.469782 1.133582 23 81.8 690 0.087247 0.205377 1.267728 0.443043 1.185109 24 83.4 720 0.078834 0.185574 1.322846 0.417036 1.236635 25 83.6 750 0.077794 0.183125 1.377965 0.391875 1.288162 26 85.2 780 0.069560 0.163744 1.433084 0.367642 1.339688 27 85.1 810 0.070070 0.164945 1.488202 0.344398 1.391215 28 86.6 840 0.062482 0.147082 1.543321 0.322181 1.442741 29 87.2 870 0.059484 0.140023 1.598439 0.301012 1.494267 30 88.9 900 0.051098 0.120284 1.653558 0.280900 1.545794 31 89.7 930 0.047208 0.111126 1.708677 0.261841 1.597320 32 89.7 960 0.047208 0.111126 1.763795 0.243820 1.648847 33 90.9 990 0.041436 0.097540 1.818914 0.226819 1.700373 34 91.2 1020 0.040005 0.094171 1.874032 0.210809 1.751900 35 92.3 1050 0.034798 0.081915 1.929151 0.195759 1.803426 36 92.5 1080 0.033858 0.079702 1.984270 0.181636 1.854953 37 93.7 1110 0.028260 0.066524 2.039388 0.168401 1.906479 38 93.8 1140 0.027797 0.065434 2.094507 0.156017 1.958006 39 94.7 1170 0.023650 0.055672 2.149625 0.144443 2.009532 40 94.3 1200 0.025488 0.059999 2.204744 0.133640 2.061059 41 94.4 1230 0.025028 0.058915 2.259863 0.123568 2.112585 42 95.1 1260 0.021819 0.051363 2.314981 0.114187 2.164112 43 95.7 1290 0.019088 0.044933 2.370100 0.105458 2.215638 44 95.6 1320 0.019542 0.046002 2.425219 0.097344 2.267164 45 95.9 1350 0.018181 0.042799 2.480337 0.089808 2.318691 46 96.3 1380 0.016374 0.038543 2.535456 0.082814 2.370217 47 97.4 1410 0.011441 0.026932 2.590574 0.076329 2.421744 48 96.9 1440 0.013676 0.032194 2.645693 0.070320 2.473270 49 98.0 1470 0.008774 0.020654 2.700812 0.064755 2.524797 50 97.4 1500 0.011441 0.026932 2.755930 0.059607 2.576323 51 99.2 1530 0.003488 0.008211 2.811049 0.054845 2.627850 52 99.7 1560 0.001305 0.003072 2.866167 0.050445 2.679376 53 99.6 1590 0.001741 0.004097 2.921286 0.046380 2.730903 54 99.7 1620 0.001305 0.003072 2.976405 0.042628 2.782429 55 100.0 1650 0.000000 0.000000 3.031523 0.039166 2.833956 5. Đồ thị: Phổ đáp ứng của hệ một bình làm việc gián đoạn 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.5 1 1.5 2 Thực nghiệm Lý thuyết Phổ đáp ứng của hệ một bình làm việc liên tục 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 1 2 3 4 5 6 Thực nghiệm Lý thuyết  D/D0  D/D0 Phổ đáp ứng của hệ hai bình làm việc liên tục 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Thực nghiệm Lý thuyết 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.  D/D0 -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. T (oC) V NaOH (lit) V CH3COOC2H5 (lit) C NaOH (M) C CH3COOC2H5 (M) 33 0.8162 0.7277 0.1 0.1 Bảng 2: Dữ kiện động học. STT t (s) (mS) 0 0 13.15 1 60 7.86 2 120 7.38 3 180 7.14 4 240 7.09 5 300 6.76 6 360 6.73 7 420 6.65 8 480 6.54 9 540 6.45 10 600 6.37 11 660 6.31 12 720 6.18 13 780 6.07 14 840 5.97 15 900 5.98 16 960 5.98 17 1020 5.98 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính lưu lượng và thành phần nhập liệu (bảng 1): Qua số liệu test bơm: Thời gian chảy đầy bình khuấy (s) Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s) Bơm NaOH Bơm CH3COOC2H5 604 74 83 Ta suy ra: Lưu lượng NaOH: 0,1 0,001351 74NaOH Q   (l/s) Lưu lượng CH3COOC2H5: 3 2 5OO 0,1 0,001205 74CH C C H Q   (l/s) -Thể tích của NaOH có trong bình đầy: _ _. 0,001351.604 0,816216NaOH NaOH chay day binhV Q t   (l) -Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy: 3 2 5 3 2 5OO OO _ _ . 0,001205.604 0,727711CH C C H CH C C H chay day binhV Q t   (l) 3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 3): -Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau: 3 2 5 / 0 _ OO 0,816216. 0,1. 0.0552866 0,816216 0,727711 NaOH NaOH NaOH NaOH CH C C H VC C V V      (M) 3 2 5 3 2 5 3 2 5 3 2 5 OO/ 0 _ OO OO OO 0,727717. 0,1. 0,047134 0,816216 0,727717 CH C C H CH C C H CH C C H NaOH CH C C H V C C V V      (M) Với / 0,1NaOHC M ; 3 2 5 / OO 0,1CH C C HC M là nồng độ ban đầu của NaOH và CH3COOC2H5 trước khi nhập liệu. -Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: 3 2 5 0 OO 0 0,047134 0,891566 0,052866 CH C C H NaOH C M C    -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: 0_ _ 0 _ 0 _ 0 ( ). ii NaOH NaOH NaOH NaOHC C C C             (M) 3 3 0 _ _ 0 . ii CH COONa CH COONaC C            (M) Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i. Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì 30 _ CH COONa C (chưa tạo thành sản phẩm). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t=) thì 3 2 5_ 0_ 0_ OO 0,052866 0,047134 0,005732NaOH NaOH CH C C HC C C      (M) (do CH3COOC2H5 phản ứng hết còn NaOH dư) và 3 3 2 5_ OONa 0 _ OO 0,047134CH C CH C C HC C   (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: 0 _ __ 0 _ NaOH i NaOH i NaOH NaOH C C X C   -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: 3 3 3 _ OO _ OONa _ OONa i CH C Na i CH C CH C C X C  -Ta tính được giá trị: 0_ 0_ 0_ 1 .ln .( 1) .(1 ) NaOH NaOH NaOH M X C M M X        dựa vào các số liệu tính sẵn. -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 + CH3COOC2H5  CH3COONa + C2H5OH ban đầu: C0_NaOH C0_CH3COOC2H5 0 0 phản ứng (i): C0_NaOH.Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH còn lại (i): C0_NaOH.(1- Xi_NaOH ) C0_NaOH.(1- Xi_NaOH ) C0_NaOH. Xi_NaOH C0_NaOH. Xi_NaOH -Phương trình vận tốc: 3 2 5 2 0_ OO 0_ _ _. . . . .(1 ).( )NaOHA NaOH NaOH CH C C H NaOH i NaOH i NaOH dXr C k C C k C X M X dt       Phân tách biến số và lấy tích phân ta được: _ 0_ _ 1 .ln .( 1) (1 ) i NaOH NaOH i NaOH M X kt C M M X        có dạng y=ax. Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị mối quan hệ giữa _ 0_ _ 1 .ln .( 1) (1 ) i NaOH NaOH i NaOH M X C M M X        và t 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. T (oC) CoNaOH (M) CoCH3COOC2H5 (M) o (mS) CNaOH (M) CCH3COONa (M)  (mS) 33 0.052866242 0.047133758 13.15 0.005732484 0.047133758 5.597615287 Bảng 4: Xác định hằng số tốc độ phản ứng STT CNaOH (M) CCH3COONa (M) XNaOH (%) X CH3COONa (%) t (s) 0 1 .ln .( 1) .(1 ) A A A M X C M M X       0 0.052866 0.000000 0.000000 0.000000 0 0.0 1 0.019852 0.033014 0.624490 0.700441 60 39.4 2 0.016856 0.036010 0.681154 0.763997 120 52.5 3 0.015358 0.037508 0.709486 0.795775 180 61.5 4 0.015046 0.037820 0.715389 0.802396 240 63.6 5 0.012987 0.039879 0.754346 0.846090 300 81.6 6 0.012800 0.040067 0.757887 0.850063 360 83.6 7 0.012300 0.040566 0.767331 0.860655 420 89.4 8 0.011614 0.041252 0.780317 0.875220 480 98.7 9 0.011052 0.041814 0.790941 0.887137 540 107.5 10 0.010553 0.042313 0.800386 0.897730 600 116.7 11 0.010178 0.042688 0.807469 0.905674 660 124.5 12 0.009367 0.043499 0.822815 0.922887 720 145.1 13 0.008681 0.044186 0.835801 0.937452 780 168.4 14 0.008057 0.044810 0.847606 0.950693 840 196.8 15 0.008119 0.044747 0.846425 0.949369 900 193.6 16 0.008119 0.044747 0.846425 0.949369 960 193.6 17 0.008119 0.044747 0.846425 0.949369 1020 193.6 5. Đồ thị: HT phản ứng khuấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt y = 0.1877x + 16.945 R2 = 0.9545 0 50 100 150 200 250 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 t (s) Series1 Đường hồi quy 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: 0 1 .ln .( 1) .(1 ) A A A M X C M M X       0. E RTk k e   (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: 0 1 .ln . .( 1) .(1 ) A A A M X k t C M M X       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 v NaOH (ml/phut) v CH3COOC2H5 (ml/phut) CNaOH CCH3COOC2H5  (mS/m) n (rpm) 1 39.7351 60 0.1 0.1 4.49 2 2 4.48 3 4.46 4 4.48 5 4.65 4 6 4.59 7 4.49 8 4.48 9 4.49 6 10 4.54 11 4.59 12 4.64 13 4.65 8 14 4.65 15 4.64 16 4.68 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính lưu lượng và thành phần nhập liệu (bảng 1): Qua số liệu test bơm: Thời gian chảy đầy bình khuấy (s) Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s) Bơm NaOH Bơm CH3COOC2H5 930 151 100 Ta suy ra: Lưu lượng NaOH: 0,1 39.7351 151: 60NaOH v   (ml/ph) Lưu lượng CH3COOC2H5: 3 2 5OO 0,1 60 100 : 60CH C C H v   (ml/ph) -Thể tích của NaOH có trong bình đầy: 3 _ _ 10. 39,7351. .930 0,615894 60NaOH NaOH chay day binh V v t     (l) -Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy: 3 2 5 3 2 5 3 OO OO _ _ 10. 60. .930 0,93 60CH C C H CH C C H chay day binh V v t     (l) 3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 2) -Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau: 3 2 5 / 0 _ OO 0,615894. 0,1. 0,039841 0,615894 0,93 NaOH NaOH NaOH NaOH CH C C H VC C V V      (M) 3 2 5 3 2 5 3 2 5 3 2 5 OO/ 0 _ OO OO OO 0,93. 0,1. 0.060159 0,615894 0,93 CH C C H CH C C H CH C C H NaOH CH C C H V C C V V      (M) Với / 0,1NaOHC M ; 3 2 5 / OO 0,1CH C C HC M là nồng độ ban đầu của NaOH và CH3COOC2H5 trước khi nhập liệu. -Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: 3 2 5 0 OO 0 0,039841 1,51 0,060159 CH C C H NaOH C M C    -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: 0_ _ 0 _ 0 _ 0 ( ). ii NaOH NaOH NaOH NaOHC C C C             (M) 00 _ 0 _ 0 . iNaOH NaOHC C             3 3 0 _ _ 0 . ii CH COONa CH COONaC C            (M) Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i. Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì 30_CH COONa C (chưa tạo thành sản phẩm). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t=) thì _ 0NaOHC  (M) (do CH3COOC2H5 dư còn NaOH phản ứng hết) và 3_ OONa 0 _ 0,039841CH C NaOHC C   (M) -Do vậy: 3 3_ _ OONa _ OONa 0,070.(1 0,0248.( 294))NaOH CH C CH C T             (S) Ở đây T= 306K thay vào ta được: 30,070.(1 0,0248.(306 294)).10 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: 0 _ __ 0 _ NaOH i NaOH i NaOH NaOH C C X C   -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: 3 3 3 _ OO _ OONa _ OONa i CH C Na i CH C CH C C X C  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 : Af 0 0 0. ( ) A A A A X XV V F v C r     0 Af 0( ) ( ) A A A C X XV v r     (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 : 2 0 Af Af( ) ( . . ) . .(1 ).( )A A B f Ar k C C k C X M X     (2). Từ (1) và (2) Af 0 0 Af Af . . .(1 ).( ) A A X XVk k v C X M X        . 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 onsc t  . Ta chỉ việc tính biểu thức Af 0 0 Af Af.(1 ).( ) A A X XT C X M X     và tính Tk   sau đó lấy trung bình cộng để tính ra ktb của 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) CoNaOH CoCH3COOC2H5 0(mS) CNaOH CCH3COONa (mS) 930 0.039841 0.060159 3.05 0 0.039841 3.618805 Bảng 3: Xác định hằng số tốc độ phản ứng STT (s) M CNaOH CCH3COONa X NaOH (%) X CH3COONa (%) bieu thuc T K K trung binh 1 930 1,51 -0.153162 0.100862 4.844377 2.531624 9.485735 0.010200 0.009267 2 930 -0.151404 0.100161 4.800249 2.514044 9.635996 0.010361 3 930 -0.147888 0.098760 4.711994 2.478882 9.950632 0.010700 4 930 -0.151404 0.100161 4.800249 2.514044 9.635996 0.010361 5 930 -0.181292 0.112068 5.550419 2.812916 7.577426 0.008148 6 930 -0.170743 0.107866 5.285653 2.707432 8.199045 0.008816 7 930 -0.153162 0.100862 4.844377 2.531624 9.485735 0.010200 8 930 -0.151404 0.100161 4.800249 2.514044 9.635996 0.010361 9 930 -0.153162 0.100862 4.844377 2.531624 9.485735 0.010200 10 930 -0.161953 0.104364 5.065015 2.619528 8.797330 0.009459 11 930 -0.170743 0.107866 5.285653 2.707432 8.199045 0.008816 12 930 -0.179534 0.111368 5.506291 2.795335 7.674613 0.008252 13 930 -0.181292 0.112068 5.550419 2.812916 7.577426 0.008148 14 930 -0.181292 0.112068 5.550419 2.812916 7.577426 0.008148 15 930 -0.179534 0.111368 5.506291 2.795335 7.674613 0.008252 16 930 -0.186566 0.114170 5.682802 2.865658 7.299661 0.007849 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 mạnh với 1 acid yếu) nên độ dẫn điện của hỗn hợp dung dịch ở thời điểm (t+60) sẽ nhỏ hơn độ dẫn điện của hỗn hợp dung dịch ở thời điểm t. * Ảnh hưởng của tỷ lệ lưu lượng dòng nhập liệu và thời gian lưu đến hiệu suất làm việc của thiết bị: Theo phương trình: Af 0 0 Af Af . .(1 ).( ) A A X XVk v C X M X       -Ta thấy rằng khi thời gian lưu tăng thì hằng số tốc độ phản ứng giảm do đó hiệu suất của thiết bị giảm (do tồn tại vùng tù trong thiết bị). Khi tỷ lệ lưu lượng M tăng thì  giảm dần đến k tăng do đó hiệu suất của thiết bị sẽ tăng nhưng chỉ đến một giới hạn nhất định lúc đó M có tăng thì k lại giảm. Bằng khảo sát qua Excel trong bài toán này ta thấy rằng tỷ lệ lưu lượng tối ưu nên là 4,8B:1A * Đánh giá mối quan hệ của độ chuyển hóa với tỉ số nồng độ ban đầu của nhập liệu trong bình phản ứng khuấy ổn định. * 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 4: Hệ thống phản ứng khuấy trộn gián đoạn đoạn nhiệt Ngày thực hành: 6-12-2010 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: -Khảo sát biến đổi nhiệt độ phản ứng theo thời gian của phản ứng hydrat hóa anhydrit acetic thành axit acetic trong thiết bị phản ứng đoạn nhiệt. -Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng. -Khảo sát sự biến đổi nhiệt độ phản ứng theo sự thay đổi nồng độ xúc tác.. 2. Bảng số liệu: Bảng 1:Số liệu nhiệt độ biến đổi theo thời gian STT t (s) T (oC) STT t (s) T (oC) STT t (s) T (oC) 0 0 30.1 30 900 40.9 60 1800 40.8 1 30 29.8 31 930 41.2 61 1830 40.8 2 60 30.0 32 960 41.5 62 1860 40.5 3 90 30.3 33 990 41.7 63 1890 40.2 4 120 30.7 34 1020 42.0 64 1920 40.1 5 150 31.1 35 1050 42.3 65 1950 40.1 6 180 31.5 36 1080 42.4 66 1980 40.1 7 210 31.9 37 1110 42.7 67 2010 39.8 8 240 32.4 38 1140 42.9 68 2040 39.7 9 270 32.8 39 1170 43.0 69 2070 39.6 10 300 33.2 40 1200 43.1 70 2100 39.6 11 330 33.7 41 1230 43.3 71 2130 39.6 12 360 34.1 42 1260 43.4 72 2160 39.5 13 390 34.6 43 1290 43.6 73 2190 39.2 14 420 35.0 44 1320 43.7 74 2220 39.1 15 450 35.4 45 1350 43.8 75 2250 39.0 16 480 35.8 46 1380 43.9 76 2280 39.0 17 510 36.2 47 1410 43.9 77 2310 38.8 18 540 36.6 48 1440 43.9 78 2340 38.6 19 570 37.0 49 1470 40.9 79 2370 38.6 20 600 37.4 50 1500 41.0 80 2400 38.3 21 630 37.7 51 1530 41.1 81 2430 38.2 22 660 38.1 52 1560 41.2 82 2460 38.2 23 690 38.5 53 1590 41.3 83 2490 38.2 24 720 38.9 54 1620 41.3 84 2520 38.1 25 750 39.2 55 1650 41.4 85 2550 38.1 26 780 39.6 56 1680 41.4 86 2580 38.1 27 810 40.0 57 1710 41.4 28 840 40.3 58 1740 40.9 29 870 40.6 59 1770 40.8 Bảng 2: Số liệu thể tích H2SO4 và nhiệt độ của phản ứng. STT VH2SO4 T (oC) 1 0 41.4 2 10 40.8 3 15 40.1 4 20 39.6 5 25 39 6 30 38.6 7 35 38.1 8 40 41.4 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính toán hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Từ T 1 T  1 1 i i i i T TdT dt t t      với Ti là nhiệt độ ở thời điểm i, ti khoảng thời gian ở thời điểm i. Tính nồng độ ban đầu C0 của anhydrit acetic: dd0 10. . % 10.1,082.98,5 25. . 2,11 102 125pha Vd CC M V    (M) Tính biểu thức: 0 00 0 0 0 . .T T T TC C C T T         Từ đó tính được: 0 0 0 0 0 0 ln . . dT dtL T T T TC C C T T          Bởi vì: 0 0 0 0 0 0 1ln ln . . . dT Edt A R TT T T TC C C T T           Nên khi vẽ 0 0 0 0 0 0 ln . . dT dt T T T TC C C T T         theo 1 T sẽ được đường thẳng có hệ số góc là – E/R và tung độ điểm giao trục tung là ln(A). 3.2. Trường hợp chưa cho xúc tác: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,0579.x - 7.1791 0,0579E R   0,0579.8,314 0, 4814E     (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) 7,1791 47,6235.10A e    Nồng độ axit sunfuric: CH2SO4 = 0 3.3. Trường hợp đã cho 10 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,1551.x - 7.7977 0,1551E R    0,1551.8,314 1, 2895E     (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) 7,7977 44,1068.10A e    Nồng độ axit sunfuric: 2 4 100,1. 0,007407 10 125H SO C    (M) 3.4. Trường hợp đã cho 15 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,189.x - 7.979 0,189E R    0,189.8,314 1,5764E     (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) 7,979 43, 4244.10A e    Nồng độ axit sunfuric: 2 4 150,1. 0,010714 15 125H SO C    (M) 3.5. Trường hợp đã cho 20 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,193.x - 7.802 0,193E R   0,193.8,314 1,6071E     (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) 7,802 44,0863.10A e    Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,189.x - 7.979 Nồng độ axit sunfuric: 2 4 200,1. 0,013793 20 125H SO C    (M) 3.6. Trường hợp đã cho 25 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,225.x - 7.936 0, 225E R   0, 225.8,314 1,8765E     (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) 7,936 43,5763.10A e    Nồng độ axit sunfuric: 2 4 250,1. 0,016667 25 125H SO C    (M) 3.7. Trường hợp đã cho 30 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,201.x - 7.541 0, 201E R    0, 201.8,314 1,6745E     (J/mol) (với R=8,314 J.mol-1.độ-1) 7,541 45,3086.10A e    Nồng độ axit sunfuric: 2 4 300,1. 0,019355 30 125H SO C    (M) 3.8. Trường hợp đã cho 35 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,212.x - 7.511 0, 212E R   0, 212.8,314 1,7685E     (J/mol) (với R=8,314 J.mol-1.độ-1) 7,511 45, 4604.10A e    Nồng độ axit sunfuric: 2 4 350,1. 0,021875 35 125H SO C    (M) 3.9. Trường hợp đã cho 40 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,261.x - 7.699 0, 261E R    0, 261.8,314 2,1717E     (J/mol) (với R=8,314 J.mol-1.độ-1) 7,699 44,5328.10A e    Nồng độ axit sunfuric: 2 4 400,1. 0,024242 40 125H SO C    (M) 4. Bảng kết quả tính toán: (Có thêm và loại bỏ một số điểm cho việc vẽ đồ thị) 4.1. Khi chưa cho xúc tác: Bảng 3: TH chưa có xúc tác STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 13.6 -6.928 2 120 30.70 0.0326 0.0133 13.2 -6.898 3 150 31.10 0.0322 0.0133 12.8 -6.867 4 180 31.50 0.0317 0.0133 12.4 -6.835 5 210 31.90 0.0313 0.0167 12 -6.579 6 240 32.40 0.0309 0.0133 11.5 -6.760 7 270 32.80 0.0305 0.0133 11.1 -6.724 8 300 33.20 0.0301 0.0167 10.7 -6.465 9 330 33.70 0.0297 0.0133 10.2 -6.640 10 360 34.10 0.0293 0.0167 9.8 -6.377 11 390 34.60 0.0289 0.0133 9.3 -6.548 12 420 35.00 0.0286 0.0133 8.9 -6.504 13 450 35.40 0.0282 0.0133 8.5 -6.458 14 480 35.80 0.0279 0.0133 8.1 -6.409 15 510 36.20 0.0276 0.0133 7.7 -6.359 16 540 36.60 0.0273 0.0133 7.3 -6.305 17 570 37.00 0.0270 0.0133 6.9 -6.249 18 600 37.40 0.0267 0.0100 6.5 -6.477 19 630 37.70 0.0265 0.0133 6.2 -6.142 20 660 38.10 0.0262 0.0133 5.8 -6.075 21 690 38.50 0.0260 0.0133 5.4 -6.004 22 720 38.90 0.0257 0.0100 5 -6.215 23 750 39.20 0.0255 0.0133 4.7 -5.865 24 780 39.60 0.0253 0.0133 4.3 -5.776 25 810 40.00 0.0250 0.0100 3.9 -5.966 26 840 40.30 0.0248 0.0100 3.6 -5.886 27 870 40.60 0.0246 0.0100 3.3 -5.799 28 900 40.90 0.0244 0.0100 3 -5.704 29 930 41.20 0.0243 0.0100 2.7 -5.598 30 960 41.50 0.0241 0.0067 2.4 -5.886 31 990 41.70 0.0240 0.0100 2.2 -5.394 32 1020 42.00 0.0238 0.0100 1.9 -5.247 33 1050 42.30 0.0236 0.0033 1.6 -6.174 34 1080 42.40 0.0236 0.0100 1.5 -5.011 35 1110 42.70 0.0234 0.0067 1.2 -5.193 36 1140 42.90 0.0233 0.0033 1 -5.704 37 1170 43.00 0.0233 0.0033 0.9 -5.598 38 1200 43.10 0.0232 0.0067 0.8 -4.787 39 1230 43.30 0.0231 0.0033 0.6 -5.193 40 1260 43.40 0.0230 0.0067 0.5 -4.317 41 1290 43.60 0.0229 0.0033 0.3 -4.500 42 1320 43.70 0.0229 0.0033 0.2 -4.094 43 1350 43.80 0.0228 0.0033 0.1 -3.401 44 1380 43.90 0.0228 0.0000 0 0.000 45 1410 43.90 0.0228 0.0000 0 0.000 46 1440 43.90 0.0228 0.0000 0 0.000 4.2. Đã cho 10 ml H2SO4 Bảng 4: TH đã cho 10 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 11.1 -6.724 2 120 30.70 0.0326 0.0133 10.7 -6.688 3 150 31.10 0.0322 0.0133 10.3 -6.650 4 180 31.50 0.0317 0.0133 9.9 -6.610 5 210 31.90 0.0313 0.0167 9.5 -6.346 6 240 32.40 0.0309 0.0133 9 -6.515 7 270 32.80 0.0305 0.0133 8.6 -6.469 8 300 33.20 0.0301 0.0167 8.2 -6.198 9 330 33.70 0.0297 0.0133 7.7 -6.359 10 360 34.10 0.0293 0.0167 7.3 -6.082 11 390 34.60 0.0289 0.0133 6.8 -6.234 12 420 35.00 0.0286 0.0133 6.4 -6.174 13 450 35.40 0.0282 0.0133 6 -6.109 14 480 35.80 0.0279 0.0133 5.6 -6.040 15 510 36.20 0.0276 0.0133 5.2 -5.966 16 540 36.60 0.0273 0.0133 4.8 -5.886 17 570 37.00 0.0270 0.0133 4.4 -5.799 18 600 37.40 0.0267 0.0100 4 -5.991 19 630 37.70 0.0265 0.0133 3.7 -5.626 20 660 38.10 0.0262 0.0133 3.3 -5.511 21 690 38.50 0.0260 0.0133 2.9 -5.382 22 720 38.9 0.0257 0.0100 2.5 -5.521 23 750 39.20 0.0255 0.0133 2.2 -5.106 24 780 39.60 0.0253 0.0133 1.8 -4.905 25 810 40.00 0.0250 0.0100 1.4 -4.942 26 840 40.30 0.0248 0.0100 1.1 -4.700 27 870 40.60 0.0246 0.0100 0.8 -4.382 28 900 40.90 0.0244 0.0100 0.5 -3.912 29 930 41.20 0.0243 0.0033 0.2 -4.094 30 960 41.30 0.0242 0.0000 0.1 0.000 31 990 41.30 0.0242 0.0033 0.1 -3.401 32 1020 41.40 0.0242 0.0000 0 0.000 33 1050 41.40 0.0242 0.0000 0 0.000 4.3. Đã cho 15 ml H2SO4 Bảng 5: TH đã cho 15 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 10.5 -6.669 2 120 30.70 0.0326 0.0133 10.1 -6.630 3 150 31.10 0.0322 0.0133 9.7 -6.590 4 180 31.50 0.0317 0.0133 9.3 -6.548 5 210 31.90 0.0313 0.0167 8.9 -6.280 6 240 32.40 0.0309 0.0133 8.4 -6.446 7 270 32.80 0.0305 0.0133 8 -6.397 8 300 33.20 0.0301 0.0167 7.6 -6.122 9 330 33.70 0.0297 0.0133 7.1 -6.278 10 360 34.10 0.0293 0.0167 6.7 -5.996 11 390 34.60 0.0289 0.0133 6.2 -6.142 12 420 35.00 0.0286 0.0133 5.8 -6.075 13 450 35.40 0.0282 0.0133 5.4 -6.004 14 480 35.80 0.0279 0.0133 5 -5.927 15 510 36.20 0.0276 0.0133 4.6 -5.844 16 540 36.60 0.0273 0.0133 4.2 -5.753 17 570 37.00 0.0270 0.0133 3.8 -5.652 18 600 37.40 0.0267 0.0100 3.4 -5.829 19 630 37.70 0.0265 0.0133 3.1 -5.449 20 660 38.10 0.0262 0.0133 2.7 -5.311 21 690 38.50 0.0260 0.0133 2.3 -5.150 22 720 38.90 0.0257 0.0100 1.9 -5.247 23 750 39.20 0.0255 0.0133 1.6 -4.787 24 780 39.60 0.0253 0.0133 1.2 -4.500 25 810 40.00 0.0250 0.0100 0.8 -4.382 26 840 40.30 0.0248 0.0100 0.5 -3.912 27 870 40.60 0.0246 0.0067 0.2 -3.401 28 900 40.80 0.0245 0.0000 0 0.000 29 930 40.80 0.0245 0.0000 0 0.000 30 960 40.80 0.0245 0.0000 0 0.000 31 990 40.80 0.0245 0.0000 0 0.000 4.4. Đã cho 20 ml H2SO4 Bảng 6: TH đã cho 20 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 9.8 -6.600 2 120 30.70 0.0326 0.0133 9.4 -6.558 3 150 31.10 0.0322 0.0133 9 -6.515 4 180 31.50 0.0317 0.0133 8.6 -6.469 5 210 31.90 0.0313 0.0167 8.2 -6.198 6 240 32.40 0.0309 0.0133 7.7 -6.359 7 270 32.80 0.0305 0.0133 7.3 -6.305 8 300 33.20 0.0301 0.0167 6.9 -6.026 9 330 33.70 0.0297 0.0133 6.4 -6.174 10 360 34.10 0.0293 0.0167 6 -5.886 11 390 34.60 0.0289 0.0133 5.5 -6.022 12 420 35.00 0.0286 0.0133 5.1 -5.947 13 450 35.40 0.0282 0.0133 4.7 -5.865 14 480 35.80 0.0279 0.0133 4.3 -5.776 15 510 36.20 0.0276 0.0133 3.9 -5.678 16 540 36.60 0.0273 0.0133 3.5 -5.570 17 570 37.00 0.0270 0.0133 3.1 -5.449 18 600 37.40 0.0267 0.0100 2.7 -5.598 19 630 37.70 0.0265 0.0133 2.4 -5.193 20 660 38.10 0.0262 0.0133 2 -5.011 21 690 38.50 0.0260 0.0133 1.6 -4.787 22 720 38.90 0.0257 0.0100 1.2 -4.787 23 750 39.20 0.0255 0.0133 0.9 -4.212 24 780 39.60 0.0253 0.0133 0.5 -3.624 25 810 40.00 0.0250 0.0033 0.1 -3.401 26 840 40.10 0.0249 0.0000 0 0.000 27 870 40.10 0.0249 0.0000 0 0.000 28 900 40.10 0.0249 0.0000 0 0.000 4.5. Đã cho 25 ml H2SO4 Bảng 7: TH đã cho 25 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 9.3 -6.548 2 120 30.70 0.0326 0.0133 8.9 -6.504 3 150 31.10 0.0322 0.0133 8.5 -6.458 4 180 31.50 0.0317 0.0133 8.1 -6.409 5 210 31.90 0.0313 0.0167 7.7 -6.136 6 240 32.40 0.0309 0.0133 7.2 -6.292 7 270 32.80 0.0305 0.0133 6.8 -6.234 8 300 33.20 0.0301 0.0167 6.4 -5.951 9 330 33.70 0.0297 0.0133 5.9 -6.092 10 360 34.10 0.0293 0.0167 5.5 -5.799 11 390 34.60 0.0289 0.0133 5 -5.927 12 420 35.00 0.0286 0.0133 4.6 -5.844 13 450 35.40 0.0282 0.0133 4.2 -5.753 14 480 35.80 0.0279 0.0133 3.8 -5.652 15 510 36.20 0.0276 0.0133 3.4 -5.541 16 540 36.60 0.0273 0.0133 3 -5.416 17 570 37.00 0.0270 0.0133 2.6 -5.273 18 600 37.40 0.0267 0.0100 2.2 -5.394 19 630 37.70 0.0265 0.0133 1.9 -4.959 20 660 38.10 0.0262 0.0133 1.5 -4.723 21 690 38.50 0.0260 0.0133 1.1 -4.413 22 720 38.90 0.0257 0.0100 0.7 -4.248 23 750 39.20 0.0255 0.0133 0.4 -3.401 24 780 39.60 0.0253 0.0000 0 0.000 25 810 39.60 0.0253 0.0000 0 0.000 26 840 39.60 0.0253 0.0000 0 0.000 27 870 39.60 0.0253 0.0000 0 0.000 4.6. Đã cho 30 ml H2SO4 Bảng 8: TH đã cho 30 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 8.7 -6.481 2 120 30.70 0.0326 0.0133 8.3 -6.434 3 150 31.10 0.0322 0.0133 7.9 -6.384 4 180 31.50 0.0317 0.0133 7.5 -6.332 5 210 31.90 0.0313 0.0167 7.1 -6.054 6 240 32.40 0.0309 0.0133 6.6 -6.205 7 270 32.80 0.0305 0.0133 6.2 -6.142 8 300 33.20 0.0301 0.0167 5.8 -5.852 9 330 33.70 0.0297 0.0133 5.3 -5.985 10 360 34.10 0.0293 0.0167 4.9 -5.684 11 390 34.60 0.0289 0.0133 4.4 -5.799 12 420 35.00 0.0286 0.0133 4 -5.704 13 450 35.40 0.0282 0.0133 3.6 -5.598 14 480 35.80 0.0279 0.0133 3.2 -5.481 15 510 36.20 0.0276 0.0133 2.8 -5.347 16 540 36.60 0.0273 0.0133 2.4 -5.193 17 570 37.00 0.0270 0.0133 2 -5.011 18 600 37.40 0.0267 0.0100 1.6 -5.075 19 630 37.70 0.0265 0.0133 1.3 -4.580 20 660 38.10 0.0262 0.0133 0.9 -4.212 21 690 38.50 0.0260 0.0133 0.5 -3.624 22 720 38.90 0.0257 0.0033 0.1 -3.401 23 750 39.00 0.0256 0.0000 0 0.000 24 780 39.00 0.0256 0.0000 0 0.000 4.7. Đã cho 35 ml H2SO4 Bảng 9: TH đã cho 35 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 8.3 -6.434 2 120 30.70 0.0326 0.0133 7.9 -6.384 3 150 31.10 0.0322 0.0133 7.5 -6.332 4 180 31.50 0.0317 0.0133 7.1 -6.278 5 210 31.90 0.0313 0.0167 6.7 -5.996 6 240 32.40 0.0309 0.0133 6.2 -6.142 7 270 32.80 0.0305 0.0133 5.8 -6.075 8 300 33.20 0.0301 0.0167 5.4 -5.781 9 330 33.70 0.0297 0.0133 4.9 -5.907 10 360 34.10 0.0293 0.0167 4.5 -5.598 11 390 34.60 0.0289 0.0133 4 -5.704 12 420 35.00 0.0286 0.0133 3.6 -5.598 13 450 35.40 0.0282 0.0133 3.2 -5.481 14 480 35.80 0.0279 0.0133 2.8 -5.347 15 510 36.20 0.0276 0.0133 2.4 -5.193 16 540 36.60 0.0273 0.0133 2 -5.011 17 570 37.00 0.0270 0.0133 1.6 -4.787 18 600 37.40 0.0267 0.0100 1.2 -4.787 19 630 37.70 0.0265 0.0133 0.9 -4.212 20 660 38.10 0.0262 0.0133 0.5 -3.624 21 690 38.50 0.0260 0.0033 0.1 -3.401 22 720 38.60 0.0259 0.0000 0 0.000 23 750 38.60 0.0259 0.0000 0 0.000 4.8. Đã cho 40 ml H2SO4 Bảng 10: TH đã cho 40 ml H2SO4 STT t (s) T (oC) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 7.8 -6.372 2 120 30.70 0.0326 0.0133 7.4 -6.319 3 150 31.10 0.0322 0.0133 7 -6.263 4 180 31.50 0.0317 0.0133 6.6 -6.205 5 210 31.90 0.0313 0.0167 6.2 -5.919 6 240 32.40 0.0309 0.0133 5.7 -6.058 7 270 32.80 0.0305 0.0133 5.3 -5.985 8 300 33.20 0.0301 0.0167 4.9 -5.684 9 330 33.70 0.0297 0.0133 4.4 -5.799 10 360 34.10 0.0293 0.0167 4 -5.481 11 390 34.60 0.0289 0.0133 3.5 -5.570 12 420 35.00 0.0286 0.0133 3.1 -5.449 13 450 35.40 0.0282 0.0133 2.7 -5.311 14 480 35.80 0.0279 0.0133 2.3 -5.150 15 510 36.20 0.0276 0.0133 1.9 -4.959 16 540 36.60 0.0273 0.0133 1.5 -4.723 17 570 37.00 0.0270 0.0133 1.1 -4.413 18 600 37.40 0.0267 0.0100 0.7 -4.248 19 630 37.70 0.0265 0.0133 0.4 -3.401 20 660 38.10 0.0262 0.0000 0 0.000 21 690 38.10 0.0262 0.0000 0 0.000 22 720 38.10 0.0262 0.0000 0 0.000 4.9. Kết quả cuối cùng: Bảng 9: Giá trị của hiệu ứng nhiệt E và hằng số A STT VH2SO4 CH2SO4 T thời gian phản ứng E A 1 0 0.007407 43,9 1440 -0,4814 7,6235.10-4 2 10 0.010714 41,4 1050 -1,2895 4,1068.10-4 3 15 0.013793 40,8 990 -1,5764 3,4244.10-4 4 20 0.016667 40,1 900 -1,6071 4,0863.10-4 5 25 0.019355 39,6 870 -1,8765 3,5763.10-4 6 30 0.021875 39 780 -1,6745 5,3086.10-4 7 35 0.024242 38,6 750 -1,7685 5,4604.10-4 8 40 0.007407 38,1 720 -2,1717 4,5328.10-4 5. Đồ thị: 5.1. Khi chưa cho xúc tác y = 0.0579x - 7.1791 R2 = 0.8148 -8.000 -6.000 -4.000 -2.000 0.000 1/T ln ((d T /d t)/ B ) 5.2. Đã cho 10 ml H2SO4 y = 0.1551x - 7.7977 R2 = 0.6501 -10.000 -8.000 -6.000 -4.000 -2.000 0.000 2.000 1/T ln ((d T/ dt )/B ) 5.3. Đã cho 15 ml H2SO4: y = 0.1896x - 7.9794 R2 = 0.6787 -9.00 -8.00 -7.00 -6.00 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 1/T ln (( dT /d t) /B ) 5.4. Đã cho 20 ml H2SO4: y = 0.1933x - 7.8027 -9.0000 -8.0000 -7.0000 -6.0000 -5.0000 -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 0.0000 1.0000 1/T ln ((d T /d t)/ B) 5.5. Đã cho 25 ml H2SO4: y = 0.2257x - 7.9361 -10.0000 -8.0000 -6.0000 -4.0000 -2.0000 0.0000 2.0000 1/T ln ((d T /d t)/ B ) 5.6. Đã cho 30 ml H2SO4: y = 0.2014x - 7.5417 -8.0000 -6.0000 -4.0000 -2.0000 0.0000 2.0000 1/T ln (( dT /d t) /B ) 5.7. Đã cho 35 ml H2SO4: y = 0.2127x - 7.5118 -8.0000 -6.0000 -4.0000 -2.0000 0.0000 2.0000 1/T ln (( dT /d t) /B ) 5.8. Đã cho 40 ml H2SO4: y = 0.2612x - 7.6992 -8.0000 -6.0000 -4.0000 -2.0000 0.0000 2.0000 1/T ln ((d T /d t)/ B ) 5.9. Ảnh hưởng của nồng độ xúc tác đến nhiệt độ phản ứng: Nhiệt độ phản ứng theo nồng độ xúc tác y = -196.56x + 42.86 R2 = 0.9989 37.5 38 38.5 39 39.5 40 40.5 41 41.5 42 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 CH2SO4 Series1 Đường hồi quy T (oC) 6. Bàn luận: * Đặc điểm của phản ứng đoạn nhiệt và nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi nhiệt độ của phản ứng: -Phản ứng đoạn nhiệt là phản ứng không trao đổi nhiệt lượng với môi trường bên ngoài. Điều có nghĩa là đối với phản ứng tỏa nhiệt khi nhiệt sinh ra không được giải phóng ra bên ngoài thì lượng nhiệt đó sẽ biến đổi để làm nóng hỗn hợp dung dịch lên và nhiệt độ của hỗn hợp sẽ tăng lên đến mức không đổi. Ngược lại là phản ứng thu nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp sẽ giảm lên đến mức không đổi. Do vậy trong phản ứng đoạn nhiệt sẽ có sự biến đổi nhiệt độ đến khi nhiệt độ không đổi. * Đánh giá ảnh hưởng của lượng chất xúc tác đến hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Qua kết quả tính toán thực nghiệm ở bảng số 9 thì ta thấy rằng: -Lượng chất xúc tác càng tăng thì càng làm giảm hiệu ứng nhiệt (năng lượng hoạt hóa) của phản ứng. Từ khi chưa có xúc tác E = -0,4814 J/mol, đến khi có 5ml xúc tác thì E giảm đến E = -1,2895 (J/mol), đến khi có 40 ml xúc tác thì E = -2,1717 (J/mol). Việc giảm E làm giảm nhiệt độ phản ứng và tăng hằng số tốc độ phản ứng, theo phương trình Arrhenius: 0. E RTk k e   -Chất xúc tác H2SO4 là một chất xúc tác đồng thể khi được cho vào sẽ tác dụng với tác chất theo cơ chế trung gian làm cho phản ứng đi theo một con đường tắt ngắn hơn và thời gian xảy ra sẽ nhanh hơn. Điều đó sẽ làm cho vận tốc phản ứng thuận (và nghịch) diễn ra nhanh hơn. Dẫn đến hs tốc độ k tăng và theo PT (*), năng lượng hoạt hóa (hay hiệu ứng nhiệt E) phải giảm. *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. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ Thuật Phản Ứng (2004), Vũ Bá Minh, NXB trường ĐH Quốc Gia tp HCM, chương 2, 3, 6. [2] Giáo trình thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng (2010), TT Máy và Thiết Bị Hóa Chất, trường ĐH Công Nghiệp tp HCM LỜI NHẬN XÉT ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfbiabkmh_2827.pdf
Luận văn liên quan