2. Методика измерения и аппаратура

Схема экспериментальной установки представлена на рис.4.

Рис. 5. Схема экспериментальной установки:

1 - аппарат Киппа; 2 - промывная склянка; 3 - двухходовой кран; 4 - осушительная колонка; 5 - реакционная трубка; 6 - акти­вированный уголь; 7 - трубчатая печь; 8 -терморегулятор; 9 - газоанализатор; 10,11 -трехходовые краны; 12 - уравнительная склянка; 13 - бюретка; 14 – поглотительная склянка

Углекислый газ из аппарата Киппа 1 поступает в реакционную трубку 5 с углем 6, и образующаяся по реакции (1) газовая смесь может подаваться в прибор для определения ее состава – газоанализатор 9.

3. Порядок выполнения работы

Открывая кран 3 при отключенном краном 11 газоанализаторе 9, через кран 10 в течении трех минут систему промывают углекислым газом с его расходом в пределах 200-500 см³/мин.

После такой промывки снижают расход газа СО₂ ниже 100 см³/мин и включает печь 7 для нагревания реакционной кварцевой трубки 5 с углем 6 до первой из нескольких заданных преподавателем температур.

По достижении заданной температуры, постоянство которой поддерживается терморегулятором 8 с точностью 20⁰С, кранами 10 и 11, отключая атмосферы и поглотительную склянку 14, открывают доступ газа из реакционной трубки 5 в измерительную бюретку 13. Медленным опусканием уравнительной склянки 12 производят забор пробы газовой смеси (СО₂+СО) объемом 100 см³ из реакционной трубки 5 в бюретку 13.

После этого, переключив кран 10 на атмосферу так, чтобы трубка на газоанализатор оказалась перекрытой, последующим поворотом крана 11 соединяют мерную бюретку 13 с поглотительной склянкой 14. Последовательно поднимая и опуская склянку 12 так, чтобы уровень щелочи каждый раз достигал исходной отметки А, отобранную пробу газа три раза перегоняют в поглотительную склянку и обратно склянки в бюретку 13. Отключив краном 11 поглотительную склянку от бюретки так, чтобы последняя сообщалась с зазором трубки между кранами 10 и 11 и установив склянку 12 в исходное перед забором пробы положение, по уровню жидкости в мерной трубки 13 определяет объем оставшегося непоглащенным газом, который и представляет собой объем окиси углерода.

Такой анализ газовой смеси выполняет последовательно для всех заданных преподавателем температур.

Получив для указанных значений температуры соответствующие значения содержания СО в газовой смеси, для этих же температур рассчитывают равновесный состав газовой фазы уравнением (4), (5) и (16). Полученные расчетные и опытные данные сводятся в таб. 3.

Таблица 3

Объемный процент окиси углерода в смеси (СО+СО₂) как функция температуры

Т, К	Процент окиси углерода
	расчетный	опытный

По табличным данным строят график – расчетную и опытную кривые – в координатах % СО – Т.

В выводах оценивают степень отклонения системы С – СО₂ – СО от равновесия в условиях проведенных опытов анализирует причины отклонения экспериментально найденного состава газовой смеси от расчетного равновесного. Обсуждают эффективность действия температуры на изменение опытного и расчетного равновесного состава в газовой смеси (СО₂+СО).

Контрольные вопросы

1. В каком направлении смещается равновесие реакции (1) с ростом температуры и давления?

2. Как выглядят уравнения изобары и изотермы реакции газификации?

3. Вид графика %СО = (Т) при Р = const.

4. Вид графика %СО = (Р) при Т = const.

5. Какие необходимо иметь данные, чтобы, не прибегая к опыту, рассчитать равновесный состав газовой смеси в системе (1) для той или иной температуры?

6. На различных уровнях доменной печи состав смеси (СО₂+СО) не соответствует равновесию реакции (1). Чем это можно объяснить?