ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение равновесия реакции из "Практикум по физической химии изд3" Цель работы. Изучение равновесия реакции при одной температуре сравнение экспериментального значения Кр с вычисленными по уравнению (14). [c.146] Условия протекания реакции и аналитическое выражение для константы равновесия. Реакция окисления двуокиси серы в трехокись серы имеет исключительно большое значение в технологии серной кислоты контактным способом. [c.146] Без катализатора эта реакция даже при высоких температурах протекает очень медленно, но достаточно присутствия относительно небольших количеств катализатора, чтобы скорость реакции возросла во много раз. [c.147] Наибольшей каталитической активностью обладают платина и различные соединения ванадия, содержащие УзОд. В настоящей работе в качестве катализатора могут быть применены платинированный абсбест, платинированный силикагель и ванадиевые катализаторы. [c.147] Описание установки. В основу изучения равновесия реакции положен динамический метод. Схема установки показана на рис. 51. Методика работы заключается в пропускании с постоянной скоростью и при постоянной температуре смеси газов заданного состава через катализатор. [c.148] На контактирование подается смесь воздуха и двуокиси серы, которые поступают в систему из газометра / и из баллона 3. Воздух и двуокись серы предварительно очищают от водяных паров в склянках 4 (с СаС12) и 5 (с НзЗО ). Для улавливания возможных брызг серной кислоты после промывной склянки 5 двуокись серы пропускают через баллончик 6 со стеклянными трубками. Постоянство давления газов поддерживается при помощи маностатов 7 я 8. Скорость воздуха и двуокиси серы измеряется реометрами 9 и 10. Газы, прошедшие через реометры, поступают в смеситель 11. Контактное окисление происходит на катализаторе в фарфоровой трубке 20, помещенной в электрическую печь 18. [c.148] Следует применять крупинки катализатора и кварца одинакового размера (диаметром 3—4 мм). Кварц добавляют для увеличения размера реакционной зоны и во избежание перегрева слоев катализатора, что может произойти вследствие выделения теплоты при реакции. [c.150] Высота слоя смеси кварца с катализатором должна составлять 200—220 мм. [c.150] выходящий из контактной трубки, пропускают через поглотительную склянку 23, в которой происходит абсорбция ЗОд серной кислотой затем газ выпускают в атмосферу (под тягой). [c.151] Состав исходной и равновесной газовых смесей контролируют по содержанию двуокиси серы. С этой целью часть газовой смеси из отводов а я б отбирают для анализа в поглотительные сосуды 14 и 15 (рис. 51), заполненные определенным количеством титрованного раствора иода. Объем газа после поглощения 50г замеряют в градуированных бюретках 12 и 13, снабженных уравнительными склянками 16 и 17. [c.151] Необходимо тщательно следить за постоянством температуры в печи и за скоростью газового потока. Реакция в основном проходит в верхней части катализатора, и температура там несколько выше, чем в нижней, поэтому измерить температуру следует в области, лежащей на 3—4 см выше глиняной пластинки, поддерживающей слой катализатора. [c.151] Скорости потоков двуокиси серы и воздуха необходимо выбирать так, чтобы содержание ЗОа в исходной газовой смеси было порядка 6—10%. Желательно, чтобы отношение объемной скорости газовой смеси (в мл1мин) к объему (в мл), занимаемому катализатором, было не меньше 0,5 и не больше 30. При больших скоростях двуокиси серы возможна неполнота контактирования при меньших—подсос воздуха в систему при взятии пробы для анализа после контактного узла. [c.151] Газ пропускают через поглотительную склянку 14 до тех пор, пока в ней не обесцветится раствор иода. После этого закрывают зажим 24 и трехходовой кран 26. Во время проведения анализа поглотительную склянку необходимо встряхивать. Уровни воды в бюретке 12 и уравнительной склянке 16 приводят к одной и той же высоте и отсчитывают показания на бюретке. Показание на бюретке 12 будет соответствовать объему [и) воздуха в смеси газов перед контактным аппаратом. [c.152] К проведению анализа приступают через 15—20 мин после того, как установлена нужная разность столбов жидкостей в реометрах 9 и 10. За указанный промежуток времени установка будет промыта газовой смесью данной концентрации. [c.152] Показания V на бюретке 13 после проведения анализа будет равно сумме объемов азота и кислорода (г о) в равновесной газовой смеси. [c.152] К проведению анализа равновесной газовой смеси приступают после того, как температура в печи достигнет заданной величины. [c.152] Таким образом, по результатам анализа газовой смеси до и после контактного аппарата можно определить все величины, необходимые для вычисления константы равновесия реакции по уравнению ( 8). [c.154] Порядок выполнения работы. Перед началом работы всю установку проверяют на герметичность. Затем приступают к постепенному разогреву печи. Когда температура печи достигнет порядка 500 °С, через установку начинают пропускать при заданных скоростях двуокись серы и воздух. [c.154] К анализу смеси газов приступают через 15—20 мин после того, как установится температура, необходимая для проведения опыта. [c.154] Анализ исходной и равновесной газовых смесей проводят несколько раз. По полученным результатам вычисляют процентное содержание двуокиси серы до и после контактного узла. [c.154] Вернуться к основной статье