ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение равновесия реакции из "Практикум по физической химии Изд 3" Цель работы. Изучение равновесия реакции при одной температуре, сравнение экспериментальных значений Кр с вычисленными по уравнению (14). [c.155] Условия протекания реакции и аналитическое выражение для константы равновесия. Реакция взаимодействия окиси углерода с водяным паром имеет большое промышленное значение при получении технического водорода. [c.155] При проведении реакции в промышленности в качестве источника окиси углерода часто используют водяной газ или смесь водяного и воздушно-генераторного газов. В первом случае после очистки газов от СОд, образовавшегося как побочный продукт реакции, конечным продуктом практически будет водород, применяемый для синтезов многих органических веществ, и в частности метанола. Во втором случае конечным продуктом будет азото-водородная смесь, необходимая для синтеза аммиака. [c.155] Реакция взаимодействия окиси углерода с водяным паром протекает без изменения числа молей. [c.156] Значение константы не будет зависеть от того, в каких единицах выражены концентрации и парциальные давления. [c.156] Константа равновесия может быть определена путем изучения как прямой, так и обратной реакции. [c.156] Если при изучении равновесия исходить из смеси двуокиси углерода и водорода, то равновесный состав смеси газов может быть рассчитан следующим образом. [c.156] Если состав исходной и равновесной смеси контролируется по СОг, то значение х вычисляют из первого выражения в системе уравнений (33). [c.157] Подставляя значение х в уравнение (32), вычисляют величину константы равновесия реакции. [c.157] Силу тока регулируют реостатом 4 и контролируют по амперметру 5. Двуокись углерода подают в систему из баллона 8. Постоянство давления двуокиси углерода в системе поддерживается с помощью маностата И и регулируется микрокраном. Скорость протекания двуокиси углерода измеряют реометром 12, заполненным водой. Газы, прошедшие реометры, поступают для смешения в инжектор 13, из которого затем попадают в реакционный со суд 16, имеющий форму пипетки. Этот сосуд изготовляется из тугоплавкого стекла, средняя его часть имеет длину примерно 150 мм и внутренний диаметр 30 мм, нижний конец представляет собой капилляр с внутренним диаметром 1—1,5 мм. В расширенную часть сосуда насыпают небольшое количество осколков кварцевого стекла, а сверху помещают катализатор. Диаметр крупинок катализатора должен быть равен 2—3 мм. [c.157] Реакционный сосуд 16 вставляют в электрическую печь. Схема электрической печи и устройство для контроля температуры в зоне катализатора показаны на рис. 52. [c.157] Анализ смеси газов. Состав исходной и равновесной газовых смесей контролируют по содержанию СО2. С этой целью часть газовой смеси отбирают для анализа через трехходовой кран 21. Анализ газовой смеси проводят в аппарате Орса (рис. 54). [c.159] Бюретку 1 и уравнительную склянку 6 заполняют водой (солевым раствором), а пипетку 2 раствором КОН (около 30%). [c.159] Порядок выполнения работы. Перед началом работы всю установку проверяют на герметичность. Затем приступают к медленному разогреву печи (около 1 ч). Во время разогрева пропускают через систему слабый ток смеси газов СОз и Нз. Когда температура почти достигнет заданной, через установку при выбранных скоростях начинают пропускать исходную смесь газов. [c.160] Суммарную объемную скорость газов (водорода и двуокиси углерода) необходимо подобрать так, чтобы отношение ее к объему, занимаемому катализатором, было не меньше 0,75 и не больше 1,5. При слишком большой скорости возможна неполнота контактирования, а при малой—подсос воздуха в систему при взятии пробы для анализа (за контактным узлом). [c.160] К анализу газовой смеси приступают через 30—40 мин после того, как установится необходимая для проведения опыта температура. Анализ как исходной, так и равновесной газовой смеси необходимо повторить 2—3 раза. Из полученных результатов анализа вычисляют средний состав каждого из компонентов. [c.160] Для получения более надежных результатов значения константы равновесия реакции опыт повторяют еще 1—2 раза, но уже при других соотношениях скоростей водорода и двуокиси углерода. [c.160] После окончания опытов нагрев печи прекращают и через контактный узел пропускают слабый ток двуокиси углерода до охлаждения печи. [c.160] На основании данных анализа вычисляют степень превращения х двуокиси углерода, а затем по уравнению (32) рассчитывают константу равновесия. [c.160] Вернуться к основной статье