BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG KHUẤY TRỘN GIÁN ĐOẠN VỚI ĐIỀU KIỆN ĐOẠN NHIỆT

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG KHUẤY TRỘN GIÁN ĐOẠN VỚI
ĐIỀU KIỆN ĐOẠN NHIỆT.
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Mô tả sự ảnh hưởng của tốc độ phản ứng hydrat hóa Anhydrit Axetic thành
Axit Axetic trong thiết bị phản ứng đoạn nhiệt.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
1. Phản ứng hydrat hóa Anhydrit Axetic (CH
3
COO)
2
O bằng nước.
Quá trình hydrat hóa Anhydrit Axetic bằng nước với chất xúc tác là Axit
Sunfuruc được mô tả như sau:
( )
3 2 3
2
OO 2 OOCH C O H O CH C H+ →
Phản ứng được xem như có phương trình động học của phản ứng bậc một
vơí phương trình R=kC
n
nếu gần đúng bậc phản ứng của nước bằng 0. Thành
phần proton Axit đạt hằng số trong suốt quá trình phản ứng và thực thế k là hằng
số tốc độ của phản ứng xúc tác bao gồm thành phần này cũng như bậc của
phương trình. Với bất kỳ hệ thống có dạng đặc trưng này thì giá trị nồng độ tức
thời của Anhydrit Axetic có thể rút ra giữa phương trình cân bằng vật chất và
phương trình cân bằng năng lượng thwo quan hệ tuyến tính (có thể xác địh ngay
bằng phương pháp thống kê). Dùng phương trình này hoàn toàn có thể xác định
được giá trị biến thiên nhiệt độ với thời gian lưu.
Nếu nồng độ của Anhydrit Axetic tại một thời điểm bất kỳ là C, khi đó tốc
độ phản ứng được xác định.

dC
R
dt
=
Với C = C
0
khi t=0. Nhiệt tổng quát của phản ứng là:
( ). . .
p
dT
H R C
dt
ρ
−∆ =
Với T=T
0
tại t=0. Kết hợp 2 phương trình, đơn giản ta được.
0
( )( ) . .
p
dT
C C H C
dt
ρ
− −∆ =
Cho phản ứng bậc n, tốc độ phản ứng được mô tả theo phương trình
Arrhenius như sau:
. .
E
RT

n n
R kC A e C
−
= =
Đặt
.
p
C
H
ρ
β
=
−∆
thì ta được phương trình:
0 0
( )C C T T
β
= − −
Kết hợp với phương trình vận tốc Arrhenius vùa đưa ra, ta được:
[ ]
0 0
. . . (
E
n
RT
dT
A e C T T
dt
β β
−

= − −
Đặt
T T
α
=
khi phản ứng hoàn toàn thì
0 0
( 0) .( )C T T
α
β
− = −
và như vậy
0
0
( )
C
T T
α
β
=
−
Thế
β
vào phương trình trên , rút gọn ta có:
0 0
0 0
0 0
.
. .
E

RT
dT
dt
A e
T T T T
C C
C T T
α
α
−
=
 
− −
−
 
−
 
Tiến hành lấy logarit hai vế phương trình, ta có:
0 0
0 0
0 0
ln ln
. .
dT
E
dt
A
RT
T T T T
C C

C T T
α
α
= −
 
− −
−
 
−
 
Và vì vậy vẽ
0 0
0 0
0 0
ln
. .
dT
dt
T T T T
C C
C T T
α
α
 
− −
−
 
−
 
theo 1/T sẽ được đường thẳng có hệ số

góc là –E/R và tung độ giao điểm trục tung là ln(A).
III. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM:
1. BẢNG SỐ LIỆU:
THÍ NGHIỆM 1:
10ml (CH
3
COO)
2
O 98.5%, d=1.08
40ml H
2
O
10ml H
2
SO
4
0.5M
STT
Thời gian t
(s)
Nhiệt độ T
(
0
C)
STT
Thời gian t
(s)
Nhiệt độ T
(
0

C)
1 0 31.7 21 600 42.0
2 30 32.5 22 630 42.3
3 60 33.3 23 660 42.4
4 90 34.0 24 690 42.7
5 120 34.6 25 720 42.9
6 150 35.8 26 750 43.1
7 180 36.4 27 780 43.1
8 210 36.9 28 810 43.2
9 240 37.5 29 840 43.2
10 270 38.5 30 870 43.2
11 300 39.0 31 900 43.3
12 330 39.3 32 930 43.1
13 360 39.8 33 960 43.1
14 390 39.9 34 990 43.0
15 420 39.9 35 1020 42.9
16 450 40.0 36 1050 42.8
17 480 40.7 37 1080 42.7
18 510 41.2 38 1110 42.6
19 540 41.5 39 1140 42.5
20 570 41.7 40 1170 42.5
1 0 31.7 21 600 42.4
2 30 32.5 22 630 42.3
3 60 33.3 23 660 42.0
4 90 34.0 24 690 42.3
5 120 34.6 25 720 42.4
6 150 35.8 26 750 42.7
7 180 36.4 27 780 42.9
8 210 36.9 28 810 43.1
9 240 37.5 29 840 43.1

10 270 38.5 30 870 43.2
11 300 39.0 31 900 43.2
12 330 39.3 32 930 43.2
13 360 39.8 33 960 43.3
14 390 39.9 34 990 43.1
15 420 39.9 35 1020 43.1
16 450 40.0 36 1050 43.0
17 480 40.7 37 1080 42.9
18 510 41.2 38 1110 42.8
19 540 41.5 39 1140 42.7
20 570 41.7 40 1170 42.6
THÍ NGHIỆM 2:
10ml (CH
3
COO)
2
O 98.5%, d=1.08
40ml H
2
O
20ml H
2
SO
4
0.5M
STT
Thời gian t
(s)
Nhiệt độ T
(

0
C)
STT
Thời gian t
(s)
Nhiệt độ T
(
0
C)
1 0 32.4 26 750 41.9
2 30 32.9 27 780 41.9
3 60 33.5 28 810 41.9
4 90 34.6 29 840 41.9
5 120 35.2 30 870 41.9
6 150 35.9 31 900 41.9
7 180 36.4 32 930 41.8
8 210 37.0 33 960 41.8
9 240 37.6 34 990 41.8
10 270 38.1 35 1020 41.8
11 300 38.6 36 1050 41.7
12 330 39.0 37 1080 41.6
13 360 39.4 38 1110 41.6
14 390 39.9 39 1140 41.5
15 420 40.2 40 1170 41.5
16 450 40.5 41 1200 41.4
17 480 40.8 42 1230 41.4
18 510 41.0 43 1260 41.3
19 540 41.2 44 1290 41.2
20 570 41.4 45 1320 41.1
21 600 41.5 46 1350 41.1

22 630 41.6 47 1380 41.0
23 660 41.7 48 1410 40.9
24 690 41.8 49 1440 40.8
25 720 41.9 50 1470 40.8
2. TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ:
a. Tính toán:
0t
t
T T
dT
dt t
−
=
3 2
0
( OO)
%.10 98.5 10 1.05
15.9776
D 67
CH C O
C d
C
× ×
= = =
0
0
42.3 31.7
0.667606
15.8776
T T

C
α
−
−
= =
b. Bảng kết quả:
THÍ NGHIỆM 1:
ST
T
Thời
gian
( t )
Nhiệt
độ T
(
0
C )
1/T dT/dt
0 0
0 0
0 0
. .
T T T T
C C
C T T
α
α
 
− −
−

 
−
 
0 0
0 0
0 0
ln
. .
dT
dt
T T T T
C C
C T T
α
α
 
− −
−
 
−
 
1 0 31.7 0.0315
2 30 32.5 0.0308 0.0267 9.8 -5.90672
3 60 33.3 0.0300 0.0267 9.0 -5.82157
4 90 34 0.0294 0.0256 8.3 -5.87413
5 120 34.6 0.0289 0.0242 7.7 -5.95324
6 150 35.8 0.0279 0.0273 6.5 -5.09068
7 180 36.4 0.0275 0.0261 5.9 -5.68698
8 210 36.9 0.0271 0.0248 5.4 -5.78074
9 240 37.5 0.0267 0.0242 4.8 -5.48064

10 270 38.5 0.0260 0.0252 3.8 -4.73620
11 300 39 0.0256 0.0243 3.3 -5.28827
12 330 39.3 0.0254 0.0230 3.0 -5.70378
13 360 39.8 0.0251 0.0225 2.5 -5.01064
14 390 39.9 0.0251 0.0210 2.4 -6.57925
15 420 39.9 0.0251 0.0195 2.4
16 450 40.0 0.0250 0.0184 2.3 -6.53669
17 480 40.7 0.0246 0.0188 1.6 -4.22788
18 510 41.2 0.0243 0.0186 1.1 -4.18965
19 540 41.5 0.0241 0.0181 0.8 -4.38203
20 570 41.7 0.0240 0.0175 0.6 -4.49981
21 600 42.0 0.0238 0.0172 0.3 -3.40120
22 630 42.3 0.0236 0.0168 0.0
23 660 42.4 0.0236 0.0162 -0.1
24 690 42.7 0.0234 0.0159 -0.4
25 720 42.9 0.0233 0.0156 -0.6
26 750 43.1 0.0232 0.0152 -0.8
27 780 43.1 0.0232 0.0146 -0.8
28 810 43.2 0.0231 0.0142 -0.9
29 840 43.2 0.0231 0.0137 -0.9
30 870 43.2 0.0231 0.0132 -0.9
31 900 43.3 0.0231 0.0129 -1.0
32 930 43.1 0.0232 0.0123 -0.8 -4.78749
33 960 43.1 0.0232 0.0119 -0.8
34 990 43.0 0.0233 0.0114 -0.7 -5.34711
35 1020 42.9 0.0233 0.0110 -0.6 -5.19296
36 1050 42.8 0.0234 0.0106 -0.5 -5.01064
37 1080 42.7 0.0234 0.0102 -0.4 -4.78749
38 1110 42.6 0.0235 0.0098 -0.3 -4.49981
39 1140 42.5 0.0235 0.0095 -0.2 -4.09434

40 1170 42.5 0.0235 0.0092 -0.2
41 1200 42.4 0.0236 0.0089 -0.1 -3.40120
42 1230 42.3 0.0236 0.0086 0.0
ĐỒ THỊ:
THÍ NGHIỆM 2:
ST
T
Thời
gian
( t )
Nhiệt
độ T
(
0
C )
1/T dT/dt
0 0
0 0
0 0
. .
T T T T
C C
C T T
α
α
 
− −
−
 
−

 
0 0
0 0
0 0
ln
. .
dT
dt
T T T T
C C
C T T
α
α
 
− −
−
 
−
 
1 0 32.4 0.0309
2 30 32.9 0.0304 0.0167 7.9 -6.16121
3 60 33.5 0.0299 0.0200 7.3 -5.89990
4 90 34.6 0.0289 0.0367 6.2 -5.13044
5 120 35.2 0.0284 0.0200 5.6 -5.63479
6 150 35.9 0.0279 0.0233 4.9 -5.34711
7 180 36.4 0.0275 0.0167 4.4 -5.57595
8 210 37.0 0.0270 0.0200 3.8 -5.24702
9 240 37.6 0.0266 0.0200 3.2 -5.07517
10 270 38.1 0.0262 0.0167 2.7 -5.08760
11 300 38.6 0.0259 0.0167 2.2 -4.88280

12 330 39.0 0.0256 0.0133 1.8 -4.90527
13 360 39.4 0.0254 0.0133 1.4 -4.65396
14 390 39.9 0.0251 0.0167 0.9 -3.98898
15 420 40.2 0.0249 0.0100 0.6 -4.09434
16 450 40.5 0.0247 0.0100 0.3 -3.40120
17 480 40.8 0.0245 0.0100 0.0
18 510 41.0 0.0244 0.0067 -0.2
19 540 41.2 0.0243 0.0067 -0.4
20 570 41.4 0.0242 0.0067 -0.6
21 600 41.5 0.0241 0.0033 -0.7
22 630 41.6 0.0240 0.0033 -0.8
23 660 41.7 0.0240 0.0033 -0.9
24 690 41.8 0.0239 0.0033 -1.0
25 720 41.9 0.0239 0.0033 -1.1
26 750 41.9 0.0239 0.0000 -1.1
27 780 41.9 0.0239 0.0000 -1.1
28 810 41.9 0.0239 0.0000 -1.1
29 840 41.9 0.0239 0.0000 -1.1
30 870 41.9 0.0239 0.0000 -1.1
31 900 41.9 0.0239 0.0000 -1.1
32 930 41.8 0.0239
-
0.0033
-1.0 -5.70378
33 960 41.8 0.0239 0.0000 -1.0
34 990 41.8 0.0239 0.0000 -1.0
35 1020 41.8 0.0239 0.0000 -1.0
36 1050 41.7 0.0240
-
0.0033

-0.9 -5.59842
37 1080 41.6 0.0240
-
0.0033
-0.8 -5.48064
38 1110 41.6 0.0240 0.0000 -0.8
39 1140 41.5 0.0241
-
0.0033
-0.7 -5.34711
40 1170 41.5 0.0241 0.0000 -0.7
41 1200 41.4 0.0242
-
0.0033
-0.6 -5.19296
42 1230 41.4 0.0242 0.0000 -0.6
ĐỒ THỊ: