乙醇反应转化率的影响因素提高和哪些因素有关系

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该反应机理,如何提高转化率
求助&&该反应机理是什么???
QQ图片15.png
反应速度不是很快~一般需要保温4小时以上,分批加有什么解释啊???
太感谢了~~
检测后没有反应好,再补加的意思
反应结束后会蒸出乙醇~反应不加乙醇是两相~不互溶
经过验证加酸催化不可行~
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醋酸和乙醇的反应为二级反应,在间歇反应器中进行,5min转化率可达50%,问转化率75%需要增加多少时间?
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醋酸和乙醇的反应为二级反应,在间歇反应器中进行,5min转化率可达50%,问转化率75%需要增加多少时间?
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验证码提交中……计算举例:;1)以加料速率为0.8ml/min时的计算为例:;液体产物中水质量分数为;1.00?20.942;×100%=17.1146%;1.00?20.942+1.14?52.164+;液体产物中乙醇质量分数为;ωw=;1.14?52.164;×100%=48.5988%;液体产物中乙醚质量分数为;ωa=ωae=;1.56?26.894;×100%=34
计算举例:
1) 以加料速率为0.8ml/min时的计算为例:
液体产物中水质量分数为
1.00?20.942
×100%=17.1146%
1.00?20.942+1.14?52.164+1.56?26.894
液体产物中乙醇质量分数为
1.14?52.164
×100%=48.5988%
液体产物中乙醚质量分数为
1.56?26.894
×100%=34.2868%
1.82 ?101.325
乙烯生成物质的量为(假设实验气温为15℃) 原料的进量为(乙醇15℃密度为789.45kg/m3)
=0.05921mol
m=ρ?Q?30=0.?30=18.9468g
原料乙醇的转化率为
乙烯的产率为
乙烯的选择性为
Y0.18 an0.05921=×100%=14.375% ????18.?0.485986
=×100%=58.47% 2. 讨论原料乙醇的转化率,产物乙烯收率,副产物乙醚含率,乙烯的选择性等参数随
空速变化的规律,并作图表示。
乙醇流速的加快表明反应空速加快。通过对表4中的数据进行分析,可以看出随着空速的加快,乙醇的转化率降低,乙烯的产率降低,反应对乙烯的选择性也在降低。
八、 问答题
1. 乙醇反应转化率的提高和那些因素有关系?详细说明原因。
乙醇反应转化率的提高和空速、反应温度、进料乙醇浓度等因素有关。空速直接关系到反应停留时间长短。反应停留时间越长,反应越彻底,乙醇的转化率也就越高。反应温度关系到反应常数,反应温度越高,反应常数越大,因而反应速率提高,转化率也就跟着提升。而进料乙醇的浓度越高,从气体反应的碰撞理论上来看,反应器内分子碰撞次数也随之提高,因而反应速率提高,转化率提高。
2. 怎样计算乙烯收率和选择性?应如何提高生成乙烯的选择性?
生成乙烯所消耗乙醇物质的量
原料乙醇物质的量
,选择性S=
收率Y转化率Xa
为了提高乙烯的选择性,可以提高反应温度并且减小加料速率。
3. 改变气相色谱的柱箱温度对分离效果有什么影响?怎样确定最适宜的分析条件? 柱温是一个重要的操作变数,直接影响分离效能和分析速度。提高柱温可缩短分析时间;降低柱温可使色谱柱选择性增大,有利于组分的分离和色谱柱稳定性提高,柱寿命延长。选择柱温的根据是混合物的沸点范围,固定液的配比和鉴定器的灵敏度。一般采用等于或高于数十度于样品的平均沸点的柱温为较合适,对易挥发样用低柱温,不易挥发的样品采用高柱温。
4. 怎样对液体产物进行定性分析?
可以利用相对保留值ris对液体产物进行定性分析。选择水作为基准物,液体产物各组分的相对保留值可以通过下式求出:
(t′Ri为i物质的调整保留时间,可以通过调整分辨率得到)
将实验测得的待测组分对标准物质的相对保留值与文献记载的相对保留值进行对照,即可定性。
5. 怎样对液体产物定量分析?如何求取校正因子?
根据气相色谱峰面积比值和所得相对校正因子,利用下面公式即可以得到液体产物的组成。
求取相对校正因子有以下两种方法:
1) 准确称量被测组分与标准物质,将它们混合进样,分别测出它们的峰面积,利用下式求出各自的fij。
该实验的标准物质是乙醚。
2) 首先利用天平配置标准溶液,根据气相色谱峰面积,利用下面公式列出方程组,即可以得到液体产物各组成的相对校正因子。
6. 怎样对整个反应过程进行物料恒算?应该注意哪些问题?
根据反应方程式,利用求出的乙烯和乙醚的质量可以算出反应所需的乙醇的总量,利用下面表达式对乙醇进行物料恒算:
液体产物中乙醇质量 + 生成反应物消耗的乙醇质量 - 乙醇进量
若上式等于零,则表明物料守恒。 要进行物料衡算应该注意下述条件:
1) 保证反应过程应达到稳态。这可以根据设备仪表的读数是否稳定在目标温度确定; 2) 确保色谱读数可靠。实验中,通过完成两次色谱测定,只有当两次色谱结果各值差
距不超过2时,才能确保色谱操作可信。 3) 确保每次称量液体产品前,都要对三角锥瓶进行称重,不能以第一次结果进行测量。
因为每次实验都要对容器进行彻底地清洗,凡士林不能保证每次涂抹量一样。 4) 最好保证实验的时间控制精确到秒。这是因为乙醇进量是根据流量乘以时间求出,
相差几十秒对实验衡算结果影响也是不小的。
7. 求取反应动力学方程有何意义?本征动力学和宏观动力学有什么用途和区别?
反应动力学方程描述了影响反应速率的客观因素和这种客观因素与反应速率之间的作用关系。掌握了反应动力学方程,人们就可以很方便地根据方程控制影响反应的相关条件,使得反应向着预期的目标进行。本征动力学主要强调化学反应与组成、压力和温度的关系,而宏观动力学则在化学反应的基础上着重考虑反应中的“三传”对化学反应速率的影响。本征动力学通常用于研究反应机理,而宏观动力学在工业反应器设计与选型方面起到关键的指导作用。
8. 谈谈在实验中得到的一些体会和对实验的建议。
1) 本次实验是对气相色谱定量分析的一次比较全面的总结。实验中,学生除了需要掌握根据气相色谱峰值分析混合物中各组分的含量,还必须熟悉对未知校正因子的求算方法;
2) 本次实验同时也向学生们展示了检验催化剂效率的实验方法。通过对本次实验的全局回顾,学生可以举一反三,采用相同的机制,对其他类似的反应进行相同方面的研究;
3) 本次实验也极大地提高了学生的动手实践能力。通过积极参与实验操作,学生可以了解并熟悉到很多设备的基本操作,并且可以总结出一系列的准则。 但是本次实验在设计中确实也存在一些问题值得改进。
1) 配置标准溶液时,由于存在要求比例,需要对溶液进行定量称量,然而实验中却没有任何有效辅助器材,只能通过在天平上的反馈数值进行校正,因而具有很大的盲目性。
2) 与以前的气相色谱仪器不同,本次实验设备只有单通道检验,而且感觉到仪器确实响应速率很慢,因而这极大地影响了实验的速率。
3) 由于只研究了空速对反应的影响,所以实验无法让学生可以完整了重复前人研究反应动力学方程的流程。建议设置两个连续的实验对醇脱水进行一个完整的动力学研究,这对于化学工程系的学生具有极其深刻的指导意义。
九、 参考文献
[1]. 赵本良,王静波,王春梅,赵宝中,杂多酸催化剂催化乙醇脱水制乙烯,东北师大学报白然科学版,第3期 ,l997年 。JOURNAL OF NORTHYAST NORMAL UNIVERSITY No.3,1997 。
[2]. 潘履让,贾春娟,李赫t,NKC-03A 乙醇脱水制乙烯催化剂的活性位和失活规律的研究,催化学报,第10卷第4期,1989年12月。
[3]. 王文国,许利闽,颜挂场,BZSM-5分子筛催化乙醇脱水制乙醚,福建师范大学学报(自然科学版),JOURNAL OF FUJiAN TEACHERS UNIVERSITY,(NATURAL SCIENCE),13(1):52―55 ,1997。
[4]. 陈玉成,乙醇脱水的动力学,福建师范大学福清分校学报,2000年第2期,总第47期,JOURNAL OF FUQING BRANCH OF FUJIAN NORMAL UNIVERSITY Sum No.47。 [5]. 顾志华,王艳丹,金照生,黄祖娟,乙醇脱水反应的热力学分析与实验研究,化学研究,第l7卷第1期,2006年3月。CHEMICAL RESEARCH,Vo1.17 No.1,Mar.2006。
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题号:1776139试题类型:多选题 知识点:醇的通性,乙醇&&更新日期:
乙醇分子中的化学键如图所示:关于乙醇在各种不同反应中断裂键的说法不正确的是(&&)A.和金属钠反应,键①断裂B.在Ag或Cu催化作用下和O2反应,键②和键③断裂C.和浓硫酸共热,在170℃时发生消去反应时键②和⑤断裂D.乙醇完全燃烧时只有键①②断裂
难易度:中等
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醇的定义:羟基跟烃基或苯环侧链上的碳原子直接相连的化合物叫做醇。说明:在同一个碳原子上存在两个或多个羟基的多元醇,羟基连在碳碳双键或碳碳三键的不饱和碳原子上的醇,都不能稳定存在。
醇的性质:
1.醇的物理性质饱和一元醇的沸点比其相对分子质量接近的烷烃或烯烃的沸点高。这是因为一个醇分子中羟基上的氢原子可与另一个醇分子中羟基上的氧原子相互吸引形成氢键,增强了醇分子间的相互作用。 2.醇的化学性质 (1)羟基的反应 ①取代反应在加热的条件下,醇与氢卤酸(如HCl、HBr、HI)发生取代反应生成相应的卤代烃和水,例如:在浓硫酸作催化剂及加热的条件下,醇可以发生分子间的取代反应生成醚和水,例如:说明a.由醇生成醚的反应又叫做脱水反应或分子间脱水反应。 b.在醇生成醚的反应中,浓硫酸的作用是作催化剂和脱水剂。温度是醇脱水生成醚的必要条件之一,若温度过低,反应速率很慢或不能反应;若温度过高,反应会生成其他物质。 ②消去反应含β—H的醇,在一定条件下发生消去反应生成烯烃和水,例如:说明a.由醇生成烯烃的反应又叫做脱水反应或分子内脱水反应。 b.从分子组成与结构的方面来说,脱水生成烯烃的醇分子必须含有β一H,如由于分子中没有β—H,不能脱水生成烯烃。 c.在醇生成烯烃的反应中,浓硫酸的作用是作催化剂和脱水剂。 d.人们通常把和官能团相连的碳原子称为α一C 原子.α—C原子上的氢原子称为α—H原子;依次称为β一C原子,β—H原子…… (2)羟基中氢原子的反应 ①与活泼金属反应由于氧元素与氢元素电负性的差异较大,羟基中氢氧键的极性比较强,容易断裂,所以羟基中的氢原子比较活泼,能与钠、钾、镁、铝等金属发生反应。例如,乙醇可以与金属钠反应生成乙醇钠和氢气。&②酯化反应在一定条件下,醇羟基中的氢原子能够被羧酸分子中的酰基()取代生成酯和水。例如:说明a.该类反应由于生成了酯,所以叫做酯化反应。从物质分子组成形式变化的角度来说,该反应又属于取代反应。 b.在乙醇与乙酸生成乙酸乙酯的反应中,利用氧同位素()示踪法对乙醇分子中的氧原子进行标记,通过对生成物的检测,发现产物乙酸乙酯中含有氧的同位素()。这说明,酯化反应中脱掉羟基的是羧酸,脱掉氢原子的是醇。 c.醇跟羧酸发生的酯化反应为可逆反应,具有反应速率慢和向右进行程度小的特点。加入浓硫酸的目的(浓硫酸的作用)有两个:一是作催化剂,提高化学反应速率;二是作吸水剂,通过吸收反应生成的水促使反应向生成乙酸乙酯的方向移动,提高乙酸与乙醇的转化率。 d.醇还能与硫酸、硝酸、磷酸等无机含氧酸发生酯化反应,生成的酯统称为无机酸酯。 (3)氧化反应大多数醇可以燃烧,完全燃烧时生成二氧化碳和水。醇也可以被催化氧化。例如:说明a.在醇的催化氧化反应中,醇分子中有2 个α一H时,醇被氧化为醛;醇分子中有1个α—H时,醇被氧化为酮;醇分子中没有α一H时,醇不能发生上述催化氧化反应。 b.乙醇也能被KMnO4酸性溶液、K2Cr2O7(重铬酸钾)酸性溶液氧化。
脂肪醇、芳香醇、酚和芳香醚的比较:
羟基氢原子活泼性比较:
均有羟基,南于这些羟基连接的基团不同,羟基上氢原子的活泼性也就不同,现比较如下:
乙醇分子的组成与结构:
乙醇分子可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基(一OH)取代而形成的。乙醇分子的组成与结构见下表:
乙醇的性质:
(1)物理性质:俗称酒精,它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味,并略带刺激性。 (2)乙醇的化学性质: ①乙醇可以与金属钠反应,产生氢气,但不如水与金属钠反应剧烈。 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑ 活泼金属(钾、钙、钠、镁、铝)可以将乙醇羟基里的氢取代出来。 ②乙醇的氧化反应: 2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O(条件是在催化剂Cu或Ag的作用下加热) ③乙醇燃烧:发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热,不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量 完全燃烧:C2H5OH+3O22CO2+3H2O& ④乙醇可以和卤化氢发生取代反应,生成卤代烃和水。 C2H5OH+HBr→C2H5Br+H2O 注意:通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。 ⑤乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。&& A. 消去(分子内脱水)制乙烯(170℃浓硫酸)&& C2H5OH→CH2=CH2↑+H2O (消去反应) B. 缩合(分子间脱水)制乙醚(140℃ 浓硫酸)& 2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O(取代反应)
有关醇类的反应规律:
1.消去反应的规律总是消去和羟基所在碳原子相邻的碳原子上的氢原子,没有相邻的碳原子(如CH3OH)或相邻的碳原子上没有氢原子()就不能发生消去反应。能发生消去反应的醇的结构特点为: 2.催化氧化反应的规律:与羟基相连的碳原子上若有2个或3个氢原子,羟基则易被氧化为醛;若有1个氢原子,羟基则易被氧化为酮;若没有氢原子,则羟基一般不能被氧化。即&3.酯化反应的规律醇与羧酸或无机含氧酸发生酯化反应,一般规律是“酸去羟基醇去氢”即酸脱去一OH,醇脱去一H。例如:
可用氧的同位素:作为示踪原子来确定反应机理。如:
乙醇的工业制法: (1)乙烯水化法: (2)发酵法:
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