Vll-тарау: Химиялық тепе-теңдік §39. Химиялық тепе-теңдік. Тепе теңдік константасы Бүгінгі сабақта

Download 83,01 Kb.

bet	6/8
Sana	02.06.2023
Hajmi	83,01 Kb.
	#948211
Turi	Сабақ

1 2 3 4 5 6 7 8

Bog'liq
Документ (23)

Бүгінгі сабақта:

Габер процесі мысалын да химиялық өнеркә сіптегі өнімнің шығымын арттыруда химиялық тепе-теңдіктің ығысуы ның рөлін қарастырамыз

	N₂ + 3H₂ L 2NH₃ + 92 кДж.
	N₂ + 3H₂ L 2NH₃ + 92 кДж.							Тірек ұғымдар
Ле Шателье принципіне сүйеніп, аммиак
Ле Шателье принципіне сүйеніп, аммиак							• Аммиак синтезі
синтезін қандай жағдайда жүргізу тиімді							• Аммиак синтезі
синтезін қандай жағдайда жүргізу тиімді							• Химиялық тепе-теңдік
екенін алдын ала болжауға болады (35-кесте).							• Химиялық тепе-теңдік
									35-кесте
	Азот пен		сутектің стехиометриялық қоспасындағы аммиактың
				тепе-теңдік концентрациясы

Темпе				Қысымдағы ( МПа) көлемдік пайызы
ратура, °С		1		10	30	100		200	300
		1		10	30	100		200	300

400		0,4		25,12	47,0	79,82		93,07	97,73
450		0,22		16,43	35,82	69,69		89,83	97,18
500		0,12		10,61	26,44	57,47		—	—
550		0,08		6,82	19,13	41,16		—	—

35-кестедегі шамаларды сараптай отырып, аммиактың шығымы қандай жағдайларда жоғары болатынына қорытынды жасауға болады. Бірақ неміс технологтары аммиак өндіретін зауытты іске қосқанда, син-тез мұнарасы жарылды. Апаттың себептерін зерттей келе, жоғары тем-пература мен қысымның әсерінен сутек болат аппараттың қабырғалары арқылы сыртқа шығып, ауамен қосылып (бұл реакцияның теңдеуін құрастырыңдар), қопарылыс бергендігі анықталған. Кейін ғалымдар тығырықтан шығу жолын тапты және аммиакты өндіруді төмен тем-пература мен қысымда жүргізді. Бірақ өнімнің практикалық шығымы төмендеп кетті.
Синтезді жүргізудің қолайлы жағдайын таңдау химиялық реак цияның сипатынан шығады. Реакция теңдеуінен байқағанымыздай:

N₂ + 3H₂ L 2NH₃ + 92 кДж.

Аммиак синтезі қайтымды, гомогенді және өнімнің көлемі азая жүретін реакция, олай болса, жоғары қысым тепе-теңдіктің оңға қарай ығысуына мүмкіндік береді. Аммиак синтезіне 15—100 МПа қысым қолданылады. Қолданылған қысымға байланысты өндірудің үш әдісі ажыратылады:

1) төменгі қысым (10—15 МПа);

2) орташа қысым (25—30 МПа);
3) жоғары қысым (50—100 МПа). Екінші әдіс көбірек таралған.

Реакция экзотермиялық болғандықтан, температураның жоғары лауы тепе-теңдікті бастапқы заттарға қарай, ал температураның төмен деуі реакция өнімдерінің түзілу бағытына қарай ығыстырады. Бірақ бұл жағдайда синтез жылдамдығы өте төмен болады. Сондықтан реакцияны 450—500°С температурада жүргізу қолайлы жағдай болып табылады.

Синтезді жылдамдату, тепе-теңдікті қысқа уақыт аралығында орнату үшін өршіткі керек. Өршіткі ретінде калий, алюминий оксидтері мен белсендірілген темір т.б. қолданылады. Реагенттер мен реакция өнімдері газ болғандықтан гомогенді орта түзіледі. Реакция қатты өршіткі бетінде өтеді. Бұл реакция — гетерогенді-катализдік реакция, сондықтан өршіткінің жанасу бетінің ауданының маңызы жоғары. Өршіткі кеуекті түйіршіктер немесе таблеткалар түрінде жасалады. Өршіткінің белсенділігі қоспалардың әсерінен өте тез төмендейтіндіктен, әрекеттесуші газдарды мұқият тазалайды (судан, күкірт қосылыстарынан және т.б.).

Бастапқы газ қоспасын 1 көлем азотқа N₂ 3 көлем сутек H₂ келетіндей қатынаста алады. Осы жағдайларды орындағанда аммиактың шығымы 20%-ды құрайды.

Ле Шателье принципіне сүйеніп, химиялық өнер кәсіптегі өнімнің шығымын арттыру үшін процесті қандай жағдайда жүргізу тиімді екенін алдын ала болжауға болады.

1.	Аммиакты өнеркәсіпте синтездеудегі жағдайлардың (қысым, температура, өршіткі)
2.	рөлін сипаттаңдар.
	Көлемнің ұлғаюы тепе-теңдіктің ығысуына қалай әсер етеді?
3.	Fe₂O₃ (қатты) + 3СО (г) = 2Fe (қатты) + 3CO₂		(г)
	Төмендегі реакциялардағы тепе-теңдік пен өнімнің шығымына қысымның артуы
	қалай әсер етеді?
	а)2H₂+O₂L2H₂O+Q
	ә) 2NH₃ L N₂ +3H₂	– Q
	б) H₂O L H⁺ + OH^–	– Q
•1.	Массасы 10,7 г аммоний хлориді 6 г кальций гироксидімен араластырылып

	қыздырылды. Түзілген газдың көлемі (қ.ж.) мен массасын есептеңдер.
•2.			Жауабы: 3,58 л ; 2,72 г.
	Массасы 8 г аммоний нитратын алу үшін қажетті аммиактың көлемі (қ.ж.) мен
	массасын есептеңдер?		Жауабы: 2,24 л; 1,7 г.

Белгілі неміс химигі Франц Габер 1908 ж. аммиакты синтездеді. Реакцияға қажетті азотты ауаны сұйылту арқылы, ал сутекті метанды айырып алады. Жоғары қысым мен температурада осмий өршіткісінің қатысында азот сутекпен реакцияға түсіп, нәтижесінде аммиак түзіледі: