›
›

Kỹ thuật phản ứng - Bài 1: Thời gian lưu

pdf 40 trang vanle 4070
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kỹ thuật phản ứng - Bài 1: Thời gian lưu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfky_thuat_phan_ung_bai_1_thoi_gian_luu.pdf

Nội dung text: Kỹ thuật phản ứng - Bài 1: Thời gian lưu

  1. 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
  2. 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 DT0 2 ln( 0 ) 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 60.5 60 38.6 90 38.5 120 38 150 37.9 180 37.6 210 37.6 2.1. Hệ một bình làm việc liên tục: D0 0,4248
  3. 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 0.313364 330 0.152427 630 0.053057 930 0.019542 1230 0.004365 60 0.352617 360 0.130182 660 0.045757 960 0.019088 1260 0.005683 90 0.329754 390 0.118615 690 0.040482 990 0.012781 1290 0.002177 120 0.302771 420 0.104577 720 0.036212 1020 0.009661 1320 0.004365 150 0.275724 450 0.097453 750 0.033858 1050 0.006564 1350 0.004804 180 0.250264 480 0.086716 780 0.028724 1080 0.007005 1380 0.005243 210 0.225483 510 0.078834 810 0.027334 1110 0.005243 1410 0.000869 240 0.201349 540 0.069560 840 0.023650 1140 0.006564 1440 0.003926 270 0.181115 570 0.062984 870 0.024109 1170 0.004804 1470 0.000000 300 0.163676 600 0.057992 900 0.020907 1200 0.007005 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) D t(s) D t(s) D t(s) D t(s) D 30 0.011441 360 0.151195 690 0.087247 1020 0.040005 1350 0.018181 60 0.038579 390 0.149967 720 0.078834 1050 0.034798 1380 0.016374 90 0.063989 420 0.142065 750 0.077794 1080 0.033858 1410 0.011441 120 0.088842 450 0.142065 780 0.069560 1110 0.028260 1440 0.013676 150 0.107349 480 0.126098 810 0.070070 1140 0.027797 1470 0.008774 180 0.125518 510 0.118045 840 0.062482 1170 0.023650 1500 0.011441 210 0.133713 540 0.115205 870 0.059484 1200 0.025488 1530 0.003488 240 0.145694 570 0.106793 900 0.051098 1230 0.025028 1560 0.001305 270 0.154902 600 0.104577 930 0.047208 1260 0.021819 1590 0.001741 300 0.151195 630 0.097453 960 0.047208 1290 0.019088 1620 0.001305 330 0.154902 660 0.089376 990 0.041436 1320 0.019542 1650 0.000000 3. Xử lý số liệu: 3.1. Tính thời gian lưu trung bình: -Thực nghiệm:
  4. k k C. t D. t _  i i _  i i i 1 i 1 t k Vì D  b C k C nên t k Ci  Di i 1 i 1 với D là mật độ quang: DT 2 log( ) 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 d2 h (l) 4 1  là lưu lượng dòng chảy: v (l/s) với t (s) là thời gian chảy đầy 1 lít t nước. 3.2. Tính thời gian lưu rút gọn: -Thực nghiệm: ti i _ với ti (s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i. t -Lý thuyết: ti  với ti (s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i. i  3.3. Tính hàm đáp ứng: -Thực nghiệm: CD C i i ni CD 0 0n với Di là mật độ quang ở thời điểm i: DTi 2 lg( i ) với T là độ truyền suốt đo bằng máy so màu. D D là mật độ quang ban đầu của mỗi hệ: D 0 với n là số bình khấy mắc nối 0n 0n 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:
  5. nn D C  n 1 e n.i với n là số bình khuấy mắc nối tiếp trong hệ ni i (n 1)! D0TN 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/D D/D 0TN TN 0LT 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
  6. 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/D D/D 0TN TN 0LT 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
  7. 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 D/D0 1.2 1 0.8 Thực nghiệm 0.6 Lý thuyết 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2  D/D0 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
  8. Phổ đáp ứng của hệ hai bình làm việc liên tục D/D0 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.
  9. -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.
  10. 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.
  11. -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) 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: Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s) Thời gian chảy đầy bình khuấy (s) Bơm NaOH Bơm CH3COOC2H5 604 74 83 Ta suy ra: 0,1 Lưu lượng NaOH: Q 0,001351 (l/s) NaOH 74 0,1 Lưu lượng CH3COOC2H5: Q 0,001205 (l/s) CH3 COO C 2 H 5 74 -Thể tích của NaOH có trong bình đầy: VNaOH Q NaOH. t chay__ day binh 0,001351.604 0,816216 (l) -Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy: V Q. t 0,001205.604 0,727711 (l) CH3 COO C 2 H 5 CH 3 C OO C 2 H 5 chay _ day _ binh
  12. 3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 3): -Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau: V 0,816216 CC / .NaOH 0,1. 0.0552866 (M) 0_ NaOH NaOH VV 0,816216 0,727711 NaOH CH3 COO C 2 H 5 V 0,727717 CC / .CH3 COO C 2 H 5 0,1. 0,047134 (M) 0 _CH3 C OO C 2 H 5 CH 3 C OO C 2 H 5 VV 0,816216 0,727717 NaOH CH3 COO C 2 H 5 Với CM/ 0,1 ; CM/ 0,1 là nồng độ ban đầu của NaOH và NaOH CH3 COO C 2 H 5 CH3COOC2H5 trước khi nhập liệu. C 0 CH3 COO C 2 H 5 0,047134 -Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: M 0 0,891566 C NaOH 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: 0 i CCCCiNaOH_ ( _ NaOH 0_ NaOH ). 0_ NaOH (M) 0    CC . 0 i (M) i__ CH3 COONa CH 3 COONa 0  Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i. Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì C (chưa tạo thành sản phẩm). 0 _ CH3 COONa Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t= ) thì CCC 0,052866 0,047134 0,005732 (M) (do _NaOH 0_ NaOH 0_ CH3 C OO C 2 H 5 CH COOC H phản ứng hết còn NaOH dư) và CC 0,047134 3 2 5 _CH3 C OONa 0 _ CH 3 C OO C 2 H 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: CC0_NaOH i _ NaOH X i_ NaOH C0_ NaOH
  13. -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: C X i_ CH3 C OO Na i_ CH3 C OONa C _CH3 C OONa 1 MX -Ta tính được giá trị: .ln 0_ NaOH dựa vào các số liệu tính sẵn. CMMX0_NaOH.( 1) .(1 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 + 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: dX r C.NaOH k C C k . C2 .(1 X ).( M X ) A0_ NaOHdt NaOH CH3 C OO C 2 H 5 0_ NaOH i _ NaOH i _ NaOH Phân tách biến số và lấy tích phân ta được: 1 MX .ln i_ NaOH kt có dạng y=ax. CMMX0_NaOH.( 1) (1 i _ NaOH ) 1 MX Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị mối quan hệ giữa .ln i_ NaOH và t CMMX0_NaOH.( 1) (1 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 o o T ( C) C NaOH (M) C CH3COOC2H5 (M) o (mS) C NaOH (M) C CH3COONa (M)  (mS) 33 0.052866242 0.047133758 13.15 0.005732484 0.047133758 5.597615287
  14. Bảng 4: Xác định hằng số tốc độ phản ứng C C X X 3 t 1 MX STT NaOH CH3COONa NaOH CH COONa .ln A (M) (M) (%) (%) (s) CMMXAA0.( 1) .(1 ) 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: 1 MX A HT phản ứng khuấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt .ln CMMXAA0.( 1) .(1 ) 250 200 y = 0.1877x + 16.945 150 2 Series1 R = 0.9545 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:
  15. E RT k k0. 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 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: 1 MX .ln A k . t CMMXAA0.( 1) .(1 ) 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.
  16. 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: v NaOH v CH3COOC2H5  STT CNaOH CCH3COOC2H5 n (rpm) (ml/phut) (ml/phut) (mS/m) 1 4.49 2 4.48 2 3 4.46 4 4.48 5 39.7351 60 0.1 0.1 4.65 6 4.59 4 7 4.49 8 4.48 9 4.49 6
  17. 10 4.54 11 4.59 12 4.64 13 4.65 14 4.65 8 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: Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s) Thời gian chảy đầy bình khuấy (s) Bơm NaOH Bơm CH3COOC2H5 930 151 100 Ta suy ra: 0,1 Lưu lượng NaOH: v 39.7351 (ml/ph) NaOH 151:60 0,1 Lưu lượng CH3COOC2H5: v 60 (ml/ph) CH3 COO C 2 H 5 100 : 60 -Thể tích của NaOH có trong bình đầy: 10 3 V v. t 39,7351. .930 0,615894 (l) NaOH NaOH chay__ day binh 60 -Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy: 10 3 V v. t 60. .930 0,93 (l) CHC3OO CH 2 5 CHC 3 OO CH 2 5 chay _ day _ binh 60 3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 2) -Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau: V 0,615894 CC / .NaOH 0,1. 0,039841 (M) 0_ NaOH NaOH VV 0,615894 0,93 NaOH CH3 COO C 2 H 5 V 0,93 CC / .CH3 COO C 2 H 5 0,1. 0.060159 (M) 0 _CH3 C OO C 2 H 5 CH 3 C OO C 2 H 5 VV 0,615894 0,93 NaOH CH3 COO C 2 H 5 Với CM/ 0,1 ; CM/ 0,1 là nồng độ ban đầu của NaOH và NaOH CH3 COO C 2 H 5 CH3COOC2H5 trước khi nhập liệu. C 0 CH3 COO C 2 H 5 0,039841 -Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: M 0 1,51 C NaOH 0,060159 -Độ dẫn điện ở thời điểm ban đầu (t=0) đo bởi đầu dò là 0 3,05 (mS).
  18. 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 i CCCCiNaOH_ ( _ NaOH 0_ NaOH ). 0_ NaOH (M) 0  0 i CC0 _NaOH. 0 _ NaOH 0    CC . 0 i (M) i__ CH3 COONa CH 3 COONa 0  Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i. Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì C (chưa tạo thành sản phẩm). 0_CH3 COONa Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t= ) thì C _ NaOH 0 (M) (do CH3COOC2H5 dư còn NaOH phản ứng hết) và CC 0,039841 (M) _CH3 C OONa 0 _ NaOH -Do vậy:     0,070.(1 0,0248.(T 294)) (S) _NaOH _ CH3 C OONa _ CH 3 C OONa 3 Ở đây T= 306K thay vào ta được:  0,070.(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: CC0_NaOH i _ NaOH X i_ 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: C X i_ CH3 C OO Na i_ CH3 C OONa C _CH3 C OONa 3.4. Phương trình vận tốc của phản ứng: Theo PT cân bằng vật chất: Lượng tác Lượng tác Lượng tác Lượng tác chất nhập vào chất rời khỏi chất phản ứng chất tích tụ phân tố thể phân tố thể trong phân tố trong phân tố tích tích thể tích thể tích
  19. 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 VV XX V CXX() Đơn giản hóa ta thu được : AfA 0 AA0 Af 0 (1) FAAA0 v.() C 0 r v() rA (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) ). 2 Ta lại có PT vận tốc : ()( ) rA k C A C B f k . C A0 .(1 X Af ).( M X Af ) (2). V XX Từ (1) và (2) k  k AfA 0 . v CA0.(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  cons t . Ta chỉ việc tính biểu thức XXAf A 0 T T và tính k sau đó lấy trung bình cộng để tính ra ktb của CXMXA0.(1 Af ).( 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:
  20. Bảng 2: Tính toán nồng độ o o (s) C NaOH C CH3COOC2H5 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 X NaOH X CH3COONa bieu thuc K STT (s) M CNaOH CCH3COONa K (%) (%) T trung binh 1 930 -0.153162 0.100862 4.844377 2.531624 9.485735 0.010200 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 1,51 0.009267 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
  21. 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: V XX k. AfA 0 v CA0.(1 X Af ).( M X Af ) -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.
  22. 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
  23. 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
  24. Bảng 2: Số liệu thể tích H2SO4 và nhiệt độ của phản ứng. o STT VH2SO4 T ( C) 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: 1 Từ T T dT TTi i 1 với Ti là nhiệt độ ở thời điểm i, ti khoảng thời gian ở thời điểm i. dt ti t i 1 Tính nồng độ ban đầu C0 của anhydrit acetic: 10.d . C %Vdd 10.1,082.98,5 25 C0 . . 2,11 (M) MVpha 102 125 TTTT 0 0 Tính biểu thức: CC0 0 CTT0 0 dT Từ đó tính được: L ln dt TTTT 0 0 CC0 0 CTT0 0 dT E 1 Bởi vì: lndt lnA . TTTT 0 0 RT CC0 0 CTT0 0 dT 1 Nên khi vẽ ln dt theo sẽ được đường thẳng có hệ số góc là – TTTT 0 0 T CC0 0 CTT0 0 E/R và tung độ điểm giao trục tung là ln(A).
  25. 3.2. Trường hợp chưa cho xúc tác: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,0579.x - 7.1791 E 0,0579 E 0,0579.8,314 0, 4814 (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,1791 7,6235.10 4 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 E 0,1551 E 0,1551.8,314 1,2895 (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,7977 4,1068.10 4 10 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,007407 (M) H2 SO 4 10 125 3.4. Trường hợp đã cho 15 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,189.x - 7.979 E 0,189 E 0,189.8,314 1,5764 (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,979 3, 4244.10 4 15 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,010714 (M) H2 SO 4 15 125 3.5. Trường hợp đã cho 20 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,193.x - 7.802 E 0,193 E 0,193.8,314 1,6071 (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,802 4,0863.10 4 Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,189.x - 7.979 20 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,013793 (M) H2 SO 4 20 125 3.6. Trường hợp đã cho 25 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,225.x - 7.936
  26. E 0, 225 E 0, 225.8,314 1,8765 (J/mol) (với R=8.314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,936 3,5763.10 4 25 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,016667 (M) H2 SO 4 25 125 3.7. Trường hợp đã cho 30 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,201.x - 7.541 E 0, 201 E 0, 201.8,314 1,6745 (J/mol) (với R=8,314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,541 5,3086.10 4 30 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,019355 (M) H2 SO 4 30 125 3.8. Trường hợp đã cho 35 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,212.x - 7.511 E 0, 212 E 0, 212.8,314 1,7685 (J/mol) (với R=8,314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,511 5, 4604.10 4 35 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,021875 (M) H2 SO 4 35 125 3.9. Trường hợp đã cho 40 ml H2SO4: Vẽ đồ thị ta tìm được đường hồi quy: y =0,261.x - 7.699 E 0, 261 E 0, 261.8,314 2,1717 (J/mol) (với R=8,314 J.mol-1.độ-1) R A e 7,699 4,5328.10 4 40 Nồng độ axit sunfuric: C 0,1. 0,024242 (M) H2 SO 4 40 125 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
  27. o STT t (s) T ( C) 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
  28. 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 o STT t (s) T ( C) 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 o STT t (s) T ( C) 1/T dT/dt L ln L 1 90 30.30 0.0330 0.0133 10.5 -6.669
  29. 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
  30. 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 o STT t (s) T ( C) 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
  31. 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 o STT t (s) T ( C) 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
  32. 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 o STT t (s) T ( C) 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
  33. 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 thời gian STT V C T E A H2SO4 H2SO4 phản ứng 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 0.000 -2.000 -4.000 ln((dT/dt)/B) -6.000 -8.000 y = 0.0579x - 7.1791 2 1/T R = 0.8148 5.2. Đã cho 10 ml H2SO4
  34. 1/T 2.000 0.000 -2.000 -4.000 ln((dT/dt)/B) -6.000 -8.000 -10.000 y = 0.1551x - 7.7977 R2 = 0.6501 5.3. Đã cho 15 ml H2SO4: 1.00 1/T 0.00 -1.00 -2.00 -3.00 -4.00 -5.00 -6.00 ln((dT/dt)/B) -7.00 -8.00 -9.00 y = 0.1896x - 7.9794 R2 = 0.6787 5.4. Đã cho 20 ml H2SO4:
  35. 1/T 1.0000 0.0000 -1.0000 -2.0000 -3.0000 -4.0000 -5.0000 ln((dT/dt)/B) -6.0000 -7.0000 -8.0000 -9.0000 y = 0.1933x - 7.8027 5.5. Đã cho 25 ml H2SO4: 1/T 2.0000 0.0000 -2.0000 -4.0000 -6.0000 ln((dT/dt)/B) -8.0000 -10.0000 y = 0.2257x - 7.9361 5.6. Đã cho 30 ml H2SO4:
  36. 1/T 2.0000 0.0000 -2.0000 -4.0000 ln((dT/dt)/B) -6.0000 -8.0000 y = 0.2014x - 7.5417 5.7. Đã cho 35 ml H2SO4: 1/T 2.0000 0.0000 -2.0000 -4.0000 ln((dT/dt)/B) -6.0000 -8.0000 y = 0.2127x - 7.5118 5.8. Đã cho 40 ml H2SO4:
  37. 1/T 2.0000 0.0000 -2.0000 -4.0000 ln((dT/dt)/B) -6.0000 -8.0000 y = 0.2612x - 7.6992 5.9. Ảnh hưởng của nồng độ xúc tác đến nhiệt độ phản ứng: Nhiệt độ phản ứng theo nồng độ xúc tác 42 41.5 41 40.5 T 40 Series1 o ( C)39.5 Đường hồi quy 39 38.5 y = -196.56x + 42.86 2 38 R = 0.9989 37.5 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 CH2SO4
  38. 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: E RT k k0. 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.
  39. -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