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化學提高轉化率的方法范文1
關鍵詞:高中化學;化學平衡的移動;探討與分析
高中化學是一門理論性與技術性較強的學科,其中化學平衡的移動是化學核心內容,不僅有利于學生理解化學平衡與對化學狀態平衡的了解,也可以充分的掌握各種條件下對化學平衡的影響,有利于學生分析與歸納以及總結的思維能力以及以現象看本質、從宏觀到微觀的看待事物變化的能力。在新課程標準下對學生自主探究能力與創新思維的培養,有利于學習長期保持對化學的探究性與興趣。
1.對化學平衡概念的分析
在實際教學中對化學平衡概念的分析一定要直觀詳細的傳授給學生,特別是分析濃度、溫度、壓強之間的變化從而使得平衡移動現象的分析。例如:當V正≠V逆時,由V正與V逆的相對大小來決定平衡移動的方向,不能只對概念進行強制灌輸,要重點分析概念得出的原因,引導學生探究思考與邏輯思維能力的塑造。教師可以通過平衡球實驗,讓學生觀察實驗現象,再講解分析探源,來分析平衡移動的具體原因,升溫,吸熱方向的速度增長比放熱方向的速度增長是明顯比較快的,平衡會往吸熱方向移動。學生會比較容易接受平衡狀態的移動規律,教師也可以較為形象的去解答平衡移動的方式,例如壓強對氣體反應主要是通過改變氣體組成濃度來實現的。在講解中不能說加壓會使平衡往體積減小的方向來移動而確定移動的方向,必須強調氣體在壓縮體積的過程中,經受加壓對體積減少的反應速度比體積增大的反應速度增長更明顯。要具體情況具體分析,如果是恒容通無關氣體,反應體系各物質濃度不變,平衡不移動;恒壓充無關氣體,整個體系體積膨脹,整個體系的壓強不變,但是這個過程相當于反應體系減壓,平衡向著氣體系數增大方向移動。
2.理清平衡移動與轉化率的關系
反應物的轉化率:可逆反應達到平衡狀態時,某一指定反應物轉化的物質的量(或濃度或體積)與起始物質的量(或起始濃度或體積)的比值。轉化率的變化主要是對反應結果的主要是兩點的考慮,一是平衡正移,一般是指反應物轉化率減小的情況,在教學中不能簡單的認為平衡正移則是代表轉化率大;二是平衡移動的認識,學生容易認為化學平衡移動發生了改變,轉化率就一定有改變。
難點一:壓強的影響 對于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
若m+n>p+q時,壓強增大,平衡向正反應移動,A、B的轉化率升高;
m+n
m+n=p+q時,壓強變化,平衡不移動,A、B的轉化率不變。
4.加入惰性氣體或與平衡體系無關的氣體
如果容器的體積不變(總壓強增大),A、B的轉化率不變。如果容器的壓強不變(容器的體積增大):
①m+n>p+q時,A、B的轉化率降低。
②m+n
③m+n=p+q時,A、B的轉化率不變。
難點二:濃度的影響
(Ⅰ).反應物只有一種的可逆反應:
在一定溫度下,2A(g) B(g)密閉容器中達到平衡,A的轉化率為a1,
若容器的溫度和體積不變,繼續增加A的量,再次平衡時,A的轉化率為a2 ,則a1
若容器的溫度和壓強不變,繼續增加A的量,再次平衡時,A的轉化率為a3,則a1=a3
(Ⅱ).反應物是兩種的可逆反應
aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)在一定溫度下達到化學平衡,
①若只增加一種反應物的量,化學平衡向正反應方向移動,使另一種反應物的轉化率增大,本身的轉化率降低。
若同時增加兩種反應物的量,且與初始投入的物料之比成比例。
若a+b>c+d, 則反應物的轉化率增大
若a+b
若a+b=c+d, 則反應物的轉化率不變
②恒溫恒壓條件:不論該反應的氣體分子數如何變化,反應物的轉化率不變。
③若同時增加兩種反應物的量,且與初始投入的物料之比不成比例,一般先讓加入量滿足成比例,然后把多出來或少的物質看成是單獨再加入或減少的,利用規律五中的①來解決。
總結:綜上所述,在實際教學過程中,化學教師應該通過對教材的充分了解以及對教學元素的正確使用來進行化學平衡的移動教學。在整個教學過程中可以運用對概念的分析以及對平衡移動與轉化率之間的關系來讓學生真正的理清概念,打好化學基礎,有利于學生在后期對化學其他知識的學習與理解,同時也有利于提高教師的教學質量與教學有效性,打造一個高效的化學課堂。
參考文獻:
[1] 汪志成.化學平衡移動的幾個疑難問題辨析[J]. 教學與管理. 2006(01)
[2] 賈兆旭.一種判斷壓力影響化學平衡移動的簡便方法——等量抵消法[J]. 天水師范學院學報. 2004(05)
化學提高轉化率的方法范文2
[關鍵詞]尿素 能源 節能減排 影響因素
中圖分類號:TQ441.41 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)27-0111-01
前言
黑龍江北大荒農業股份有限公司浩良河化肥分公司是建廠46年老企業,先后進行了多次生產技術改造?,F生產能力已經由建廠初期的年產5萬噸合成氨8萬噸尿素增加到年產18萬噸合成氨30萬噸尿素,采用水溶液全循環法生產尿素,現已經形成了多肽尿素、硫包衣尿素、大顆粒尿素等多個品種。節能減排一直是企業生產管理重要組成部分之一,曾上馬了尿素深度水解工程。這些措施均對企業節能減排發揮了重要作用。本文根據生產實際,對尿素生產裝置基本原理及節能減排措施加以分析。
一、尿素生產中的影響因素及操作優化
1、水溶液全循環法尿素生產過程及基本機理
浩化分公司生產尿素采用的是水溶液全循環法。其生產過程一般可分為:二氧化碳的壓縮、氨的輸送、尿素的合成、未反應物的分解循環、蒸發、造粒和包裝、吸收與水解。
尿素工業生產是由氨和二氧化碳直接合成尿素,其總反應式為:
這是一個可逆放熱反應。實際上尿素生成是分兩步進行:
第一步:液氨與溶解的二氧化碳在高溫高壓下反應,生成氨基甲酸銨(簡稱甲銨)熔融液:
這是一個強放熱反應,反應速度很快,容易達到化學平衡,甲銨的生成率很高。
第二步:甲銨脫水生成尿素
這是一個微吸熱反應,反應速度較慢,需較長時間才能過到化學平衡,且只能在液態時才有較明顯的反應速度,因此,甲銨脫水是尿素合成過程中的控制反應。在合成尿素時需控制壓力19.8~20.0 MPa、溫度約為186~188℃條件下進行,為了移走合成系統多余的反應熱,工藝上采用百分之百的過剩氨來實現系統自熱平衡。
2、尿素生產操作優化
(1)選擇最佳操作溫度:溫度是影響尿素平衡轉化率的重要因素,尿素合成的平衡轉化率隨溫度的升高而升高,但當其他條件不變時,溫度超過一定值后,轉化率又會下降,因此,存在一個最佳的操作溫度。要得到最大的轉化率,尿素合成塔應盡可能控制在最佳操作溫度下運行。
(2)提高氨碳比:提高原料氨碳比,在進行尿素合成時,可以提高尿素合成的轉化率。當有過剩氨存在時,不僅有利于提高轉化率,還可以抑制某些副反應。氮碳比可以通過進料調節機構進行調節,不過高氨碳比雖然能夠提高尿素合成轉化率,但太多過剩氨也會造成系統利用效率下降,并使能耗升高,增大后續設備的負荷,同時也將提高系統的平衡壓力,因此實際操作時氨碳比也有一個合理的最優選擇范圍。
(3)降低水碳比:研究表明降低水碳比,可以大幅度提高尿素轉化率,水碳比每降低0.1,轉化率就可提高1%以上,因此應當盡可能地降低水碳比。要控制系統的水碳比,只能通過低壓甲銨液的含水量來控制,而控制低壓甲銨液的含水量又要通過對低壓循環吸收系統、0.7MPa系統和水解系統進行綜合調整來實現。
(4)延長反應時間:反應時間的長短與反應是否達到或接近化學平衡有關。反應越接近化學平衡,轉化率就越高。尿素合成反應最少需要40^50分鐘的反應時間,才能達到接近化學平衡狀態的轉化率。如果反應時間少于40分鐘,則轉化率明顯降低。但過長的時間也是不利的,因為一般來說,雖然得到較高的轉化率,但整個合成塔的生產強度卻降低了,故操作中可選取1小時左右的反應時間。
二、尿素裝置節能減排潛力
節能核心是采用技術上可行、經濟上合理、環境和社會可以接受的方法,來有效利用能源。所以,節能并非是在生生產中簡單地少用能源,其實質是充分有效地發揮能源的作用,使同樣數量的能源可以提供更多的有效能,從而生產出更多、更好的產品,創造出更多的產值和利潤。尿素工業自上世紀七十年代從國外引進,經過三十余年發展工藝已經相當成熟。大慶石化公司化肥廠等多家大氮肥裝置都經歷了擴能改造,雖然改造的方式有所不同,但是都大幅度的提高了產量,能耗和物耗也有所下降。
三、尿素裝置節能減排措施
經過分析尿素裝置的熱力學系統和物料平衡的原則,尿素裝置節能減排通過以下幾個途徑實現:
1、提高生產裝置的長周期、滿負荷運行能力,降低產品的單耗。裝置大型化,集約化是未來化工裝置降低能耗的基礎,對現有裝置的擴容改造也有降低產品單耗的能力,但是這會增加設備投資費用,要合理把握裝置投資費用和生產費用的平衡。而長周期穩定的生產工況降低的能源和材料的浪費,保證了能源利用和經濟效益的最大化。
2、工藝的持續改進,優化操作,不斷優化參數,提高主產物收率,減少低價甚至無用的副產物產量。生產過程中各種參數的波動時不可避免的,如原料的成分、溫度、產量、蒸汽需求量等,如果生產優化條件能隨著這些參數的變化相應的變化,將能取得很大的節能效果。為了產品生產的合格率,我們裝置內一些設備留有頗大的設計裕度,這些設計裕度如果控制不準確會大大增加能耗。
3、提高能源利用率,分三方面:
(1)提高動力蒸汽能的利用效率;(2)提高換熱介質的利用率;(3)對生產電力系統進行整體節能改造,如采用安裝變頻器的方式給壓縮機組或大型電機提高效率。
4、提高水資源的二次利用率。盡可能回收利用廢水,將之轉化為可利用物質。水解系統處理出的水解水可以循環利用,盡量實現“零排放”嚴格管理標準。
5、加強巡檢。細心檢查裝置的運行狀況,檢查到一處“跑、冒、滴、漏”處理一處,一切事故都是有先兆的,都是可以控制的,要在事故發生前及時排除。加強巡檢保障裝置平穩運行,降低了設備和原料的損耗,對節能減排有重要意義。
6、與同類型的廠交流學習,學習其他廠的先進管理經驗和節能減排措施,并結合自身裝置的實際情況合理的進行改進。
化學提高轉化率的方法范文3
關鍵詞:柴油機 scr 技術 基本原理 應用
中圖分類號:TK421 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)05(a)-0102-01
1 柴油機scr技術基本原理
1.1 scr技術的反應機理
Scr又稱選擇性催化還原系統,是用來控制柴油機排放后的處理的裝置,其主要是將尿素溶液噴射到柴油機排氣管中,在高溫條件下產生熱解水反應,生成具有還原性質的,在催化劑催化還原作用下與排氣中的發生反應生成和,其化學反映過程如下:
(1)熱解水反應:
(2)與的催化還原反應:
1.2 scr系統構成
scr系統主要由尿素溶液添藍罐、催化消聲器、計量噴射泵、噴嘴及相關電控管路等構成。計量噴射泵是用來為尿素溶液輸送到噴嘴而提供動力;催化消聲器是催化氮氧化合物的還原反應,防止出現氨氣泄漏的問題;噴嘴則是將輸送來的尿素與空氣混合物順流噴入排氣管,使尿素溶液霧化,以提升催化劑的轉化效率。
2 scr系統運行的影響因素
2.1 氧氣對催化還原反應的影響
在汽車柴油發動機的尾氣成分中,主要是氮氧化物。而當廢氣中不含有氧氣時,只發生與的反應。實驗表明,在保持一定溫度及水蒸氣存在的情況中,無氧時scr系統轉換較慢,但隨著氧含量的增加,系統轉化率會上升,直到氧含量體積超過8%,繼續增加其含量則不會給系統轉化率帶來影響。因此,可以得知,當氧含量達到一定值時,與的反應會被控制,主要是、及的共同反應。
2.2 scr的空速特性對系統轉化率的影響
通常情況下,柴油機在不同的工況環境下,催化器的空速變化范圍較大。如當scr系統在200~300℃時,scr系統的轉化率隨空速的增加反而降低,這主要是因為空速大、反應的時間減短,從而導致較多來不及反應。而當scr系統所處的溫度環境達到300℃時,空速大小與轉化率基本無關,這是因為在極度高溫環境下,催化劑的活性較強,抵消了空速變化帶來的不利影響。
2.3 燃油品質對催化還原反應的影響
首先,當使用硫含量較高的柴油時,柴油機排放的尾氣中就會含有,其在催化劑的作用下,容易被氧化成。當溫度低于250℃,氨氣和就會生成
,這些物質會對催化劑的活性產生不利影響;其次,在柴油機尾氣含有另一個主要成分,即碳煙微粒(),當期堆積在催化器中,會造成排氣的不通暢,使得尾氣難以與催化劑充分接觸和反應,因此需要在催化反應前先通過顆粒捕集器對尾氣中的PM進行處理。
3 柴油機scr技術應用中的常見問題及解決方法
3.1 催化劑的體積問題
解決方法:(1)可以從催化劑本身出發,提高催化劑本身所應具有的催化活性。這就需要選擇一些高溫特性好且生成少的催化劑。當前,
等是應用比較廣的活性較強的催化劑。(2)從提高化學反應的效率出發,通過采取技術措施而提高的氧化速率。研究表明,當中的比重增加時,可以提高低溫條件下的轉化率;當與的濃度比為1時,的轉化率最佳,且scr系統的反應速率也會有明顯的提升。那么為了提升的轉化率與scr系統反應速率,就應該想辦法提高的比例。實驗表明,在scr反應器前安裝氧化催化轉換器是一個非常有效的方法,在保證一定高空速高溫時,能利用鉑作為催化劑的活性成分,將少數氧化成。當然,在熱力平衡作用下,有時候高溫環境下的轉化也會受到限制,但是此限制卻是較科學的,這是因為在溫度逐漸升高的情況下,的氧化速率也會提高,當其氧化成的比重占到50%以上時,又會減慢其反應速率,達到一個科學循環的效果。
3.2 氨泄漏問題
在當前較多車用柴油機scr系統中,尿素水溶液是主要的還原劑,其主要成分是。然而在車輛排放廢氣的過程中,其廢氣溫度的變化范圍極大,可能從100℃迅速提升到600℃,那么在此急速變化的廢氣溫度環境下,需要噴射的還原劑量也會出現極大的變化。但是,的吸附催化劑的能力又會隨著溫度的升高而降低,容易造成氨泄漏的問題。當前,對于廢氣排放的溫度變化及噴射的劑量把握,控制氨泄漏的問題,是面臨的突出問題。
解決方法:(1)通過實施優化措施控制,控制尿素噴射中成分??梢詫嵤┫嚓P技術,在尿素噴射的過程中,計算的流量,并重點考慮催化劑活性及其相應溫度需求,利用閉環控制技術,減少氨泄漏的問題。(2)通過安裝后氧化催化裝置,將過剩的氧化,以減少氨泄漏問題。在安裝后氧化裝置后,通常將鉑作為催化劑,來進行催化反應。但是催化劑的催化活性對溫度具有較高的要求,當溫度低于250℃時,催化劑的催化活性不高;當溫度增加時,催化劑活性在加強的同時又增加了與的形成,在此情況下又提升了scr的轉化率,增加了氨泄漏的問題。因此,安裝后氧化催化裝置的方式,雖然能在一定程度上氧化過剩的,但卻在溫度升高時,容易造成另一途徑的氨泄漏問題,需要技術人員合理應用。
4 結語
總之,柴油機scr技術是目前國內柴油汽車解決和排放的重要技術,其在我國車用柴油機上具有較大的發展空間。當然,scr技術的應用受較多因素的影響會造成系統運行的障礙,需有針對性的加強研究與技術優化,以更好的發揮scr技術的作用。
參考文獻
化學提高轉化率的方法范文4
關鍵詞:對甲氧基苯甲醛 對羥基苯甲醛鈉鹽 生產方法
一、前言
對甲氧基苯甲醛又稱大茴香醛,是重要的合成香料,也是重要的有機合成中間體,用于醫藥、食品及日用化學工業。廣泛用于配制花香型的香料,在山楂花、葵花香精中做主體香料;在醫藥工業中用于制造抗微生物的藥物羥氨芐青霉素等,是抗組胺藥物的中間體;作為無氰鍍鋅DE添加劑的優良光亮劑,能在較寬的電流密度范圍內提高陽極極化,獲得光亮鍍層。
大茴香醛是我國較早生產的芳香醛之一,主要生產廠家有江都海辰化工有限公司、嘉興步云染化廠等。國外需求量增加很快,產品出口前景好,2005年國內需求及出口約為600t,預計2015年將達到2000t左右。
大茴香醛合成路線眾多,主要有天然原料提取法和化學合成法:
1.天然原料提取法:大茴香醛存在于茴香油、香莢蘭浸膏等天然原料中,可加入氧化劑和分解劑來提取大茴香醛。但工藝路線落后,對環境污染大、收率低,目前已被淘汰。
2.化學合成法:根據原料的來源不同,主要有以下四種合成法:
2.1對甲苯酚法:由對甲酚進行甲基化,再氧化制得:
此法收率低,反應時間長,副產物較多,對設備要求高,因此沒有推廣。
2.2苯酚法:以硫酸二甲酯為甲基化劑,對苯酚進行甲基化得苯甲醚,然后進行氯甲基化反應,再經水解將氯甲基轉變為醛基制得對甲氧基苯甲醛:
此法原料來源廣,工藝路線長,難度大,目前只見小試報道。
2.3苯甲醚法:以苯甲醚為原料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)為甲?;瘎┑墓に嚶肪€:
此法原料價廉易得,二次污染小,但副產物多,分離設備要求高,產品收率達70%,只有小試報道,未見工業化產品。
2.4對羥基苯甲醛甲基化合成法:以對羥基苯甲醛為原料,先在堿性條件下反應生成對羥基苯甲醛鈉鹽,再以硫酸二甲酯為甲基化試劑反應制得:
此法是目前各國工業化最多采用的方法,其反應條件溫和、操作方便,產品收率高,是具備實用價值的合成工藝。
二、實驗部分
1.主要原料
對羥基苯甲醛鈉鹽:對羥基苯甲醛的中間產物;硫酸二甲酯、無水碳酸鈉、甲苯均為工業一級品。
2.實驗步驟
500毫升三口燒瓶加入Xg鈉鹽、Yg無水碳酸鈉、Zg硫酸二甲酯及Wml甲苯;機械攪拌并緩慢加熱到55℃左右反應Xh,加入適量水并加熱至65℃左右回流反應Yh。用TLC檢測反應到完畢。冷卻至35℃左右,抽濾除去不溶物,濾液分層,收集有機相。用適量甲苯洗濾餅一次后萃取水層一次。合并有機相,用適量水洗有機相。分餾除去甲苯,回收甲苯,再減壓分餾收集產品,即得成品。
3.結果討論
3.1溫度對甲基化反應的影響
溫度對甲基化反應的收率起重要作用。以對羥基苯甲醛鈉鹽:硫酸二甲酯=1:1.1(mol)進行反應,時間為Xh,考察反應溫度對對羥基苯甲醛鈉鹽的轉化率。隨著溫度的升高,轉化率逐漸增大,在55℃左右時,轉化率可達到90%以上,但是超過60℃時,轉化率有下降的趨勢。說明反應溫度超過60℃時,硫酸二甲酯和無水碳酸鈉的副反應增加,不利于對甲氧基苯甲醛的生成。
3.2時間對甲基化反應的影響
時間直接影響對羥基苯甲醛鈉鹽的轉化率,以對羥基苯甲醛鈉鹽:硫酸二甲酯=1:1.1(mol)進行反應,溫度控制于55℃,考察轉化率。時間超過3h后,轉化率達到92%以上,3.5~4.0h達到93%左右,繼續反應,收率基本上沒有明顯變化。說明最佳的反應時間為3.5~4h。
3.3對羥基苯甲醛鈉鹽和硫酸二甲酯的摩爾比對反應轉化率的影響
將溫度控制于55℃,時間3.5~4h,對不同的摩爾比情況下的轉化率進行考察。當對羥基苯甲醛鈉鹽和硫酸二甲酯的摩爾比超過1.1時,轉化率達到92%以上,說明此時對羥基苯甲醛鈉鹽轉化比較完全,最佳摩爾比應該為對羥基苯甲醛鈉鹽:硫酸二甲酯=1.10~1.15。
三、工業試生產
1.確定最佳工藝條件
根據實驗結果,甲基化反應的最佳工藝條件為:溫度55℃左右、時間3.5~4.0h、鈉鹽:硫酸二甲酯(摩爾比)1.10~1.15mol。
2.工業試生產過程
主要生產工序由甲基化反應、過濾、萃取、精餾等四部分組成。對羥基苯甲醛鈉鹽和硫酸二甲酯進行甲基化反應后,過濾除去鈉鹽帶來的部分催化劑及其它雜質,再對濾餅進一步用溶劑萃取,通過精餾工序回收溶劑,最后得到成品對甲氧基苯甲醛。
3.產品的表征
將工業試生產制得的對甲氧基苯甲醛進行了質譜分析和氣相色譜分析,通過對比得出:工業生產的對甲氧基苯甲醛質譜圖與標準質譜圖完全一致,純度達99.36%。
四、產品質量
如下表所列,詳見工業試生產產品質量分析數據。
五、結論
1.通過分析對甲氧基苯甲醛的合成路線及生產方法的研究,實驗確定了甲基化反應的最佳工藝條件。
2.通過工業試生產的驗證,說明利用對羥基苯甲醛裝置的中間產物生產對甲氧基苯甲醛整體工藝可行。
參考文獻:
[1]石玉香,對甲氧基苯甲醛合成新工藝,《應用化工》,2001(4):22~24.
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化學提高轉化率的方法范文5
關鍵詞:微庫侖測定法 石油產品 硫含量 測定
隨著石油化工的發展和國家對環境保護的日益重視。我國對石油產品的硫含量提出了嚴格的控制指標。為此,建立一個快速、準確測定石油產品中硫含量的分析方法對于石油產品的質量控制非常重要?,F有比較成熟經典的方法是管式爐法(GB/T387)、燃燈法(GB/T380)、氧彈法(GB/T384)等,但是測定儀器復雜、步驟繁多、費時費力,無法實現自動化,難以滿足現代工業生產的高速檢驗需要。能量色散X射線熒光光譜法(GB/T 17040)、單波長能量色散硫含量測定法(GB/T11140),分析速度很快,靈敏度高,重復性好,但無法測定MTBE產品和調配含有MTBE的汽油產品。原因就是MTBE分子結構中含有氧原子,氧與硫在元素周期中同一族,最外層電子數相同,氧對硫在這兩種方法測定中相互干擾,導致檢測結果失真。而微庫侖滴定法是一種電化學分析方法,其原理是基于法拉弟電解定律,即把樣品燃燒分解,將硫化物轉化為SO2,并由載氣帶進滴定池與池中I-3發生反應,然后通過微庫侖滴定系統自動電生碘進行滴定,根據電解消耗的電量計算樣品中硫含量。因此有著信號穩定和靈敏度高的優點。因此,微庫侖法備受推崇,已被我國及歐美許多國家定為標準分析方法。
一、實驗部分
1.儀器和試劑
2.操作條件
二、結果和討論
1.實驗條件的選擇
1.1電解液
電解液配制:稱取0.5g KI,0.6gNaN2,5ml冰醋酸溶于水配制成1000ml電解液。電解液需要保持新鮮。若放置時間太長,溶液中的碘濃度會增高,滴定池的平衡電壓降低,導致靈敏度降低而無法測定低含硫量樣品。電解液應儲存于棕色瓶中,放在陰暗涼爽處,測量時,新鮮電解液的平衡電壓應在170mV以上。當電解池內的過濾板有堵塞時,將導致氣流下降,應及時清洗,否則測試結果會偏低。
1.2 滴定池的洗滌與保養
滴定池是微庫侖滴定系統的心臟部分,保護好滴定池是做好實驗的關鍵。清洗方法為:利用新鮮洗液浸泡池體,池蓋電極和參考電極,過濾板,用吸耳球把洗液吸入滴定池的毛細管入口部位進行洗滌,不斷吹吸,使堵在過濾板上的沉淀物慢慢除去;倒去洗液,用自來水、去離子水分別沖洗各部位。若測量電極和電解電極的鉑片使用時間過長,電極的鉑片就會變黑,導致反應不靈敏。應及時用酒精或丙酮擦洗干凈測量電極和電解電極的鉑片,清除附著在電極鉑片上的有機物和氧化層,或把電極鉑片放在酒精燈的氧化焰上燒至暗紅色,以除去附在電極鉑片上的有機物和氧化層。每次分析完樣品后應換上新鮮電解液泡浸電解池,以保養好電解池。
1.3 正確調節攪拌速度
攪拌速度太慢,則電解生成的碘不能及時擴散,滴定終點控制失靈,使結果偏低,同時影響下一個樣品的測定。如果攪拌速度太快,攪拌子會彈起,損壞電極片。
1.4 氣體:氮氣與氧氣
實驗中硫化物應能100%的轉化為SO2,但事實上隨燃燒條件的不同,總會有不同比例的SO3生成。SO2的平穩收率為溫度和氧分壓的函數。在溫度恒定的情況下,氮分壓越高,氧分壓越低,SO2收率越高,但過低的氧分壓可能引起不完全燃燒產生干擾。從而造成結果偏低,同時造成拖尾現象。
試驗表明:
硫標樣濃度為0.5―10O mg/L時,選擇氣體流量(mL/min):載氣:氮分壓70―75;氧分壓50―55時,硫轉化率可以達到90%-98%,滿足分析要求。
1.5 最佳偏壓的設定試驗
偏壓是指微庫侖放大器的外加電壓。偏壓的大小直接影響測定樣品的轉化率,當樣品中硫含量高時,選擇較低偏壓;樣品中硫含量低時,選擇較高偏壓。如果偏壓設定值大,則易形成超調峰,偏壓過小易形成拖尾峰。通過測定在不同偏壓下的硫轉化率,確定了最佳偏壓值。測定數據見表1。
表1 偏壓對轉化率的影響
實驗測定石油產品中的硫含量時,轉化率選擇在90%~110%時測定最佳。而從表
1中可以得知,實驗選擇最佳偏壓為145~165mV。結果峰形圖如圖1所示(以50 mg/L硫標準樣為例)。
1.6 轉化率及樣品測定
每次分析樣品前需用與待測試樣硫含量相近的硫標樣進行校正,通過調節偏壓,增益以得到滿意的對稱峰和轉化率,然后在相同條件下測定樣品中的硫含量。轉化率是指在反應條件下,標樣中的硫化物轉化為可以測定的二氧化硫的收率,根據轉化率及樣品中硫的電量測定值計算樣品中的硫含量。
按下列公式計算樣品中硫含量:
S,ppm=(Q?0.166?100)/R?V?d?f
Q-積分值(微伏秒);R-積分電阻(千歐姆);V-樣品體積(微升);
D-樣品密度(g/cm3);f-轉化率 。
2.標準曲線的制定
在上述選定的條件下,硫標準溶液質量濃度在1~100mg/L內與微庫侖積分值呈良好的線性關系如圖2所示。
由圖2可知,隨著硫標樣濃度的增大,相應地微庫侖積分值也隨之增大。微庫侖積分值與濃度間有良好的線性關系,工作曲線的回歸方程為:
y=2.20236x+0.79224 (r=0.9994),其中Y為微庫侖積分值,X為硫標樣的濃度。
3.方法的準確度和精密度實驗
3.1方法的準確度
為評價該方法的準確度,利用8個標樣配制的已知濃度硫含量的樣品進行準確度測試,結果見表2。
由表2可見,標準物質實測值與標準物質配制值基本一致,相對誤差絕對值低于1.8%,說明該方法準確度好。
3.2方法的精密度
為考察該方法的精密度,選擇含MTBE汽油,MTBE產品,重整原料油,柴油四個樣品試驗,每個樣品平等測定5次,取結果的平均值見表3.
由表3可以看出,用該方法含MTBE汽油,MTBE產品和重整原料油測得結果的相對偏差小于1%,而柴油測得結果的相對偏差小于1.5%。說明該方法精密度較好。
4.回收率的測定
在選定的條件下,分別向有機液體樣品中加入5,10,15,25,35,45,55mg/L的硫標準樣品。進行加標回收率試驗,回收率分別為92%,95%,90%,101%,96%,103%,102%,試驗數據表明,該方法的回收率在90.0%~103.1%,滿足測定要求。
三、結論
1.儀器的偏壓對轉化率有很大的影響。在一定范圍內,載氣、反應氣流速、裂解管溫度、進樣速度等對測定結果有一定影響。選擇合適的操作條件,可避免石英燃燒管結炭,峰形拖尾或超調(負峰),提高檢測的重復性和準確性。
2.微庫侖法分析時間較短,一般只需5~10min,準確度高,適宜大批量樣品分析,采用微庫侖法大大提高了工作效率。建立的微庫侖法測定MTBE產品和調合有MTBE產品的汽油成品油、重整原料油、柴油硫含量測定方法,具有重復性好、分析速度快、準確度高等優點,該法也可用為汽柴油產品的質量控制分析方法。
結果表明:采用微庫侖法測定石油產品中硫含量完全滿足定量分析的需求。本分析方法已被中石化湛江東興石油化工有限公司化驗室定為MTBE產品和含MTBE汽油硫含量測定方法。
參考文獻:
[1]石油和石油產品試驗方法國家標準匯編(上)[M],北京:中國標準出版,2005:76-80。
[2]GB/T 308-1977.石油產品中硫含量測定法(燃燈法)
[3]SH/T 0253-1992.輕質石油產品中總硫含量測定法(電量法)
化學提高轉化率的方法范文6
關鍵詞:反應速率;化學平衡;圖象問題;解題策略
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)05-0158
平衡圖象問題形式多樣,能從多方面考查學生對知識的理解能力和問題的分析能力,能較好地體現思維素質,所以經常在題目中出現。下面,筆者具體談談這類問題的解題策略,并分類加以例析。
一、策略妙談
1. 對于化學反應速率的有關圖象問題,可按照以下方法進行分析:(1)認清坐標系,搞清橫、縱坐標所表示的意義。(2)看起點,分清反應物和生成物,濃度減小的是反應物,濃度增大的是生成物,生成物多數以原點為起點。(3)看變化趨勢,分清正反應和逆反應,分清放熱反應和吸熱反應。(4)看終點,分清消耗的濃度和增大的濃度。反應物消耗的濃度與生成物增大的濃度之比等于方程式中各物質的計量系數之比。(5)對于時間――速率圖象,看清曲線是連續的,還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。
2. 對于化學平衡的有關圖象問題,可按照以下方法進行分析:(1)認清坐標系,搞清橫、縱坐標所代表的意義,并與勒夏特列原理掛鉤。(2)緊扣可逆反應的特征,搞清正反應方向是吸熱還是放熱、體積是增是減還是不變,進而推斷有無固體、純液體物質參加或生成。(3)看清速率的變化及變化量的大小,在條件與變化之間搭橋。(4)看清起點、拐點、終點,看清曲線的變化趨勢。(5)先拐先平。對于可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在轉化率――時間曲線中,先出拐點的曲線先達到平衡。它所代表的溫度高、壓強大。(6)定一議二。當圖象中有三個量時,先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。
二、題型歸類
1. 速率――時間圖
例1. 在密閉容器中,在一定條件下進行反應:mA(氣)+nB(氣)
pC(氣)+qD(氣)若增大壓強或升高溫度,重新達到平衡后,ν′正,ν′逆隨時間的變化過程均如圖所示,則對該反應敘述正確的是( )。
A. 正反應是放熱反應,m+n
B. 逆反應是放熱反應,m+n>p+q
C. 正反應是放熱反應,m+n>p+q
D. 逆反應是放熱反應,m+n
解析:由圖象可看出在改變條件的瞬間,ν′逆>ν′正,故平衡發生了逆向移動。
增大壓強時,平衡逆向移動,說明m+n
答案: A
2. 速率――壓強(或溫度)圖
例2. 下列反應符合右圖p-v變化曲線的是( )。
A. H2(g)+I2 (g) 2HI(g)
B. 3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(l)+NO(g)
C. 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
D. CO2(g)+C(s) 2CO(g)
解析:根據勒夏特列原理,增大壓強p,ν正、ν逆都增大,但氣體分子數多的一邊增大的幅度大,平衡向氣體體積縮小的方向移動。由圖示可知,ν正斜率大,即隨壓強p的增大,ν正增大的多,故ν正應為氣體分子數較多的一邊。
答案:B
3. 轉化率(或質量分數)――壓強、溫度圖
例3. 已知反應mA(g)+nB(g) xC(g)+yD(g),A的轉化率RA與p、T的關系如圖所示,根據圖示可以得出的正確結論是( )。
A. 正反應吸熱,m+n>x+y
B. 正反應吸熱,m+n
C. 正反應放熱,m+n>x+y
D. 正反應放熱,m+n
解析:相同壓強時,升高溫度,轉化率RA提高,說明正反應為吸熱反應;相同溫度時,增大壓強,轉化率RA提高,說明正反應為氣體體積縮小的反應,即m+n>x+y。
答案:A
4. 質量分數――時間圖
例4. 對于可逆反應mA(g)+nB(s) pC(g)+qD(g),其他條件不變時,產物D的質量分數D%與溫度T或壓強p的關系如圖所示,下列說法正確的是( )。
A. 降溫,化學平衡向正反應方向移動
B. 使用催化劑可使D%有所增加
C. 化學方程式中氣體的化學計量數m
D. B的顆粒越小,正反應速率越快,有利于平衡向正反應方向移動
解析:這類圖象題的解題方法是“先拐先平”,即曲線先折拐的首先達到平衡。因為升高溫度或增大壓強,都可以加快化學反應速率,使反應盡快達到平衡,所以T1
(上接第158頁)
答案:AC
5. 物質的量(轉化率)――時間圖
例5. 反應2X(g)+Y(g) 2Z(g)(正反應為放熱反應),在不同溫度(T1和T2)及壓強(P1和P2)下,產物Z的物質的量nZ與反應時間t的關系如圖所示,下述判斷正確的是( )。
A. T1
C. T1>T2,P1>P2 D. T1>T2,P1
解析:溫度相同時(上面2條曲線),壓強越大,反應速率越快,達到化學平衡的時間越短,故P1>P2;若從縱坐標nZ來分析,P1P2,nZ減小,平衡逆向移動,對照反應特征(氣體體積減?。芍狿1>P2。同理,壓強相同時(下面2條曲線),溫度越高,反應速率越快,達到化學平衡的時間越短,故T1>T2;若從nZ來分析,T2T1,nZ減小,平衡逆向移動(正向放熱則逆向吸熱),說明T1>T2。
答案:C
6. 體積分數――壓強、時間圖
例6. 在一定溫度不同壓強(p1
2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反應混合物中的體積分數(φ)與反應時間(t)的關系有以下圖示,其中正確的是( )。
解析:因為p1
答案:B