Разделы презентаций


Лекция №3 XИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ презентация, доклад

Содержание

Зачем изучают химическую кинетику?гомогенныегетерогенныеРеакции2Н2 + О2 = 2Н2ОН+ +ОН- =Н2ОMoO3 + 3H2 =Mo + 3H2Oметалл + к-та = …

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция №3
XИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

И РАВНОВЕСИЕ

Лекция №3XИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ

Слайд 2Зачем изучают химическую кинетику?
гомогенные
гетерогенные
Реакции


2Н2 + О2 = 2Н2О
Н+ +ОН- =Н2О
MoO3

+ 3H2 =Mo + 3H2O
металл + к-та = …

Зачем изучают химическую кинетику?гомогенныегетерогенныеРеакции2Н2 + О2 = 2Н2ОН+ +ОН- =Н2ОMoO3 + 3H2 =Mo + 3H2Oметалл + к-та

Слайд 3Что такое скорость реакции ?


Что такое скорость реакции ?

Слайд 4ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Концентрация реагирующих веществ или давление

Природа реагирующих веществ
Температура процесса
Наличие катализатора
Величина поверхности раздела между

фазами

Скорость доставки реагентов к межфазной поверхности

Понятие о выщелачивании

пульпа

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ Концентрация реагирующих веществ или давление Природа реагирующих веществ Температура процесса Наличие катализатораВеличина

Слайд 5Закон действующих масс
С


а А + б В = …
2NO(г) +

O2(г) = 2NO2(г)
 = k ·p2NO · pO2
HCl + NaOH

= NaCl + H2O

 = k · CHCl · CNaOH

CO2(г) + CaO(т)  CaCO3(т)

Правило Вант-Гоффа

T



γ = 2÷ 4

Закон действующих массСа А + б В = …2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г) = k ·p2NO ·

Слайд 6 Природа реагирующих веществ
Н2 + F2 = 2HF
при комнатной температуре,

со взрывом
H2 + Cl2 = 2HCl
на свету, или нагреть, или

пропустить электрический разряд

Н2 + Br2 = 2HBr

начинается при температуре 200-300С

Н2 + I2 = 2HI

при нагревании до 500-700С

Природа реагирующих веществН2 + F2 = 2HFпри комнатной температуре, со взрывомH2 + Cl2 = 2HClна свету,

Слайд 7Что такое энергия активации ?


2Н2 + О2 = 2Н2О
ЕА

40 кДж/моль
ЕА > 120 кДж/моль
Н+ +ОН- =Н2О
При повышении Т доля

активных молекул с E > EA значительно возрастает
Что такое энергия активации ?2Н2 + О2 = 2Н2ОЕА < 40 кДж/мольЕА > 120 кДж/мольН+ +ОН- =Н2ОПри

Слайд 8Катализатор изменяет энергию активации
2NH3 = N2 + 3H2
Е акт =

300 кДж/моль
Е*акт = 105 кДж/моль
Катализатор ― Ni, нанесённый на Al2O3

Скорость

реакции возрастает в е41 раз

Кат

Гомогенный и гетерогенный катализ:

2SO2 + O2  2SO3

2SO2 + O2  SO3

NO

V2O5

Катализатор изменяет энергию активации2NH3 = N2 + 3H2Е акт = 300 кДж/мольЕ*акт = 105 кДж/мольКатализатор ― Ni,

Слайд 9Химические реакции, которые при одних и тех же условиях могут

идти в противоположных направлениях, называются обратимыми
Например: Н2 + I2 

2HI (при t = 200oC реакция обратима)

Состояние реакции, при котором скорости уравниваются называется химическим равновесием

Химическое равновесие. Обратимые реакции

Химические реакции, которые при одних и тех же условиях могут идти в противоположных направлениях, называются обратимымиНапример: Н2

Слайд 10аА + bВ  сС + dD

[C]c [D]d
K = k1

/ k2 = —————
[A]a [B]b

K не зависит от С, но зависит от Т

Математическое выражение закона действующих масс при химическом равновесии

аА + bВ  сС + dD          [C]c

Слайд 11Выход реакции
Если Кравн>>1, то выход реакции велик
Если Кравн

выход реакции мал
Cu(т) + 2Ag+(водн)  Сu2+(водн) + 2Ag(т)
К =

——

[Сu2+]

[Ag+]2

= 2 · 1015

AgI(т)  Ag+ + I-

K = [Ag+] [I-] = 1· 10-16

Выход реакцииЕсли Кравн>>1, то выход реакции великЕсли Кравн

Слайд 12Кс и Кр
Р V = — RT
m
M
P = — RT

= const · C  C
n
V
Н2(г) + I2(г)  2HI(г)
Fe2O3(к)

+ 3CO(г) 2Fe(к) +3CO2(г)

В гетерогенных системах константа равновесия учитывает Р или С только летучих веществ

Кс и КрР V = — RTmMP = — RT = const · C  CnVН2(г) +

Слайд 13ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ
2SO2 + O2  2SO3
Сso2

 и Со2   , Сso3

 

2SO2 +O2  2 SO3 , H < 0
T T
СаСО3  СаО + СО2 , Н  0
T  T 

N2(г) + 3Н2(г)  2NН3 (г
Р 



С

Т

P

N2(г) +O2(г) = N2O4(г)
Р – не влияет

Смещение равновесия

В гетерогенных системах учитываются только летучие вещества

Катализатор не влияет на смещение химического равновесия

ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ 2SO2 + O2  2SO3 Сso2  и Со2    ,

Слайд 14СИНТЕЗ АММИАКА
N2(г) + 3H2(г)  2NH3(г) + 91,8 кДж
Выход аммиака

в зависимости от внешних условий

СИНТЕЗ АММИАКАN2(г) + 3H2(г)  2NH3(г) + 91,8 кДжВыход аммиака в зависимости от внешних условий

Слайд 15Посмотрите дополнительный материал

на сайте кафедры - лекция № 3

 Процесс выщелачивания

 Промышленный синтез аммиака

*

Посмотрите дополнительный материал

Слайд 16Лекция № 3
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ

Лекция № 3ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА  И РАВНОВЕСИЕ

Слайд 17Выщелачивание
Выщелачивание - это процесс перевода химического соединения основного металла из

руд или концентратов в раствор с помощью селективного (избирательно) действующего

растворителя. В качестве растворителей используют воду, водные растворы минеральных кислот (H2SO4; HCl; HNO3), щелочей (NaOH; NH4OH) или солей (Na2CO3 и др.).

Цель выщелачивания – подбор оптимальных условий (температура, концентрация растворов), при которых извлекаемый металл растворялся бы с максимальной полнотой и скоростью, а пустая порода и сопутствующие элементы либо вообще не растворялись, либо степень их перехода в раствор была бы невелика.

Факторы, влияющие на скорость выщелачивания (или параметры процесса): температура, скорость перемешивания, поверхность твердой фазы и пр.

ВыщелачиваниеВыщелачивание - это процесс перевода химического соединения основного металла из руд или концентратов в раствор с помощью

Слайд 18Чан для выщелачивания с механическим перемешиванием (агитатор)
1 – привод;

2 – загрузочный люк; 3 – змеевик для подогрева пульпы; 4 – корпус; 5 – футеровка; 6 – диффузор; 7 – импеллярная мешалка; 8 – выпускной патрубок; 9 – отвод конденсата; 10 – подвод пара; 11 - крышка

Для выщелачивания применяют реакторы с механическим перемешиванием пульпы – агитаторы или с пневматическим перемешиванием – пачуки.

Чан для выщелачивания с механическим перемешиванием (агитатор)1 – привод;

Слайд 19Схема пачука с аэролифтным перемещением жидкости
1 – чан (диаметр 3.0-4,5

м, высота –10

–15 м, емкость 50-150 м3); 2- открытая труба; 3 – другая труба для подачи сжатого воздуха; 4 – отверстие в крышке для загрузки; 5 – патрубок для вывода пульпы
Схема пачука с аэролифтным перемещением жидкости1 – чан (диаметр 3.0-4,5 м,

Слайд 20Серия реакторов для работы в непрерывном режиме
1 – шаровая мельница;

2 – реакторы с механическим перемешиванием пульпы (агитаторы); 3 – сборник для выщелоченной пульпы; 4 – гидроциклон; 5 – дисковой вакуум-фильтр; 6 - насос
Серия реакторов для работы в непрерывном режиме1 – шаровая мельница;

Слайд 21Cхема автоклава для выщелачивания руды (бокситов)
1 – вывод пульпы; 2

- теплоизоляция
Схема установки для непрерывного выщелачивания
1 – трубчатые подогреватели;

2 – автоклавы; 3 -сепараторы

Выщелачивание при температурах выше 100-110 ºС возможно только при повышенных давлениях газовой фазы. В этих случаях в качестве реакторов применяют автоклавы.

Cхема автоклава для выщелачивания руды (бокситов)1 – вывод пульпы; 2 - теплоизоляцияСхема установки для непрерывного выщелачивания1 –

Слайд 22Разделение пульпы после выщелачивания на раствор и твердый осадок производят

с помощью различных аппаратов: отстойников-сгустителей, гидроциклонов, фильтров, а также центрифугированием.
Твердую

фазу – шлам – после разделения промывают и направляют либо в отвал, либо на извлечение сопутствующих элементов.

Жидкую фазу – раствор – вначале подвергают очистке от нежелательных элементов, перешедших в раствор из руды, а затем направляют на извлечение из нее основного элемента.

Выщелачивание – один из основных процессов в гидрометаллургических схемах переработки рудного сырья.

Исследование кинетики процессов выщелачивания необходимо для определения энергии активации, установления лимитирующей стадии процесса и на основании этого определение оптимальных параметров.

Разделение пульпы после выщелачивания на раствор и твердый осадок производят с помощью различных аппаратов: отстойников-сгустителей, гидроциклонов, фильтров,

Слайд 23Примеры реальных технологических процессов выщелачивания.
1. Выщелачивание вольфрама из шеелита СaWO4

растворами соды в автоклавах.
СaWO4(тв) +

Na2CO3(раст) = Na2WO4(раств) + CaCO3(тв)
Оптимальные параметры процесса: температура 200-225 С, расход соды - в 2,5-2,7 раза больше от стехиометрически необходимого количества, энергия активации составляет 75-92 кДж/моль.

2. Выщелачивание минералов бокситовых руд растворами едкого натра.
Al(OH)3 + NaOH = NaAl(OH)4
Температура выщелачивания: 100-105 C, концентрация растворов NaOH – 200-250 г/л, давление – атмосферное.
AlOOH +NaOH + H2O = NaAl(OH)4
Температура – 200-220 С, концентрация щелочи 290-300 г/л, выщелачивание в автоклавах.

 Величина энергии активации указывает на лимитирующую стадию процесса. Установлено, что если энергия активации составляет 8÷20 кДж/моль, то скорость реакции лимитируется процессами диффузии. Если энергия активации составляет 40-300 кДж/моль, то процесс лимитируется собственной химической реакцией

Примеры реальных технологических процессов выщелачивания.1. Выщелачивание вольфрама из шеелита СaWO4 растворами соды в автоклавах.

Слайд 24Промышленный синтез аммиака
Аммиак NH3 – практически самое важное водородное соединение

азота, так как лежит в основе получения азотных минеральных удобрений.

Азот, как известно, является необходимым элементом для роста растений.

Основным сырьем в производстве аммиака являются атмосферный воздух и природный газ. Азот получают путем сжижения воздуха (в состав воздуха входит 79 % азота), а водород или водородосодержащий газ получают из природного газа.

Аммиак в обычных условиях представляет собой бесцветный газ с резким запахом, легко сжижается, хорошо растворим в воде c образованием гидратов. В жидком состоянии аммиак – бесцветная подвижная жидкость, не проводящая электрического тока.

Промышленный синтез аммиака из элементов осуществляется по уравнению:

N2(г) + 3H2(г)  2NH3(г) + 91,8 кДж ()

 Так называемый процесс Габера – по имени немецкого химика Ф.Габера, разработавшего физико-химические основы этого метода и получившего за это Нобелевскую премию по химии в 1918 г.

Промышленный синтез аммиакаАммиак NH3 – практически самое важное водородное соединение азота, так как лежит в основе получения

Слайд 25Реакция обратимая, экзотермическая. Исходя из принципа Ле Шателье ясно, что

чем ниже температура, тем больше равновесие будет сдвигаться в сторону

образования аммиака, т.е. вправо. Поэтому, можно предположить, что следует максимально понижать температуру. Однако, при низких температурах реакция протекает очень медленно (практически не идет). Поэтому, на практике процесс проводят при температуре  400-450 ºС.

Но даже при такой высокой температуре для достижения высокой скорости реакции требуется присутствие специального катализатора. В качестве катализатора используется губчатое железо, активированное оксидами калия и алюминия.

Cогласно принципу Ле Шателье, процесс выгодно проводить, повышая давление. Однако, оборудование, рассчитанное на очень высокое давление, дорого и процесс становится экономически менее выгодным. Поэтому, на практике держат «среднее» давление  250 атм.

Реакция обратимая, экзотермическая. Исходя из принципа Ле Шателье ясно, что чем ниже температура, тем больше равновесие будет

Слайд 26В таблице, приведенной ниже, показано влияние температуры и давления на

выход аммиака.
Выход аммиака в зависимости от внешних условий

В таблице, приведенной ниже, показано влияние температуры и давления на выход аммиака.Выход аммиака в зависимости от внешних

Слайд 27Таким образом, оптимальными параметрами процесса получения аммиака в процессе Габера

являются температура  450 ºС и давление  250 атм.

Хотя при этих условиях только около 20 % исходных веществ превращается в аммиак, однако в результате использования циркуляционной технологической схемы (введение непрореагировавших Н2 и N2 вновь в реакцию) суммарная степень превращения исходных веществ в аммиак является очень высокой.
Таким образом, оптимальными параметрами процесса получения аммиака в процессе Габера являются температура  450 ºС и давление

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика