化学反应与催化剂的种类有关.doc

贵阳学院毕业论文（设计）目 录任务书-I摘 要-IIAbstract-III目 录-1第1章 前 言-21.1 催化剂的定义-21.2 选题的目的和意义-21.3 探究的主要内容-2第2章 钼镍矿粉性能探究-22.1 理论依据-22.2 探究设备及药品-22.2.1 仪器-22.2.2 药品-32.2.3 原理-32.2.4 装置图-42.3 探究方法和数据分析-42.3.1 探究方法-42.3.2 实验数据-42.3.3 数据分析-5第3章 温度对催化性能的影响-53.1 工艺条件的探究-53.2 实验数据-53.3 数据分析-6结 论-7参考文献-8致 谢-9第1章 前 言1.1 催化剂的定义已知的化学研究表明，许多化学反应的反应速率不仅与反应物自身的性质有关，还受反应时的压强、温度、反应物的浓度及反应所用催化剂的影响。催化剂是一个比较关键的因素，在反应过程中起着非常重要的作用。催化剂是一种或几种加到反应系统中，可以改变反应的速率而本身在反应前后没有数量上的变化，同时也没有化学性质的改变的物质，可分为正催化剂和负催化剂3。1.2 选题的目的和意义用五氧化二钒和三氧化二铬作催化剂由二氧化硫制取三氧化硫时，要控制400oC500oC 的温度，压强为1个大气压。高温不仅需要的加热时间长，消耗燃料多，而且不容易控制温度，对反应设备要求苛刻，反应速率也不理想，所以需要研究新型催化剂，这种催化剂够在常压，较低温度下催化二氧化硫制取三氧化硫，且反应速率较理想。通过实验对二氧化硫制取三氧化硫钼镍矿粉作催化剂进行探究，确定钼镍矿粉是否催效果；探究用钼镍矿粉作催化剂制取三氧化硫的最适温度。提高二氧化硫催化氧化制取氧化硫的产率，促进以三氧化硫为原料的各行各业的发展，增加国民经济收入。1.3 探究的主要内容本论文探究的主要内容是利用钼镍矿粉作催化剂制取三氧化硫，接下来将围绕这一目的开展以下几个方面的工作：（1）探究讨论钼镍矿粉是否对二氧化硫制取三氧化硫有催化效果。 （2）探究钼镍矿粉催化二氧化硫制取三氧化硫的最适温度。（3）采用对比的方法，与用五氧化二钒和三氧化二铬作催化剂制取三氧硫作比较，找出其优缺点，为工业生产提供理论依据。第2章 钼镍矿粉性能探究2.1 理论依据通过查找相关资料确认，钼镍矿粉是一种混合物，除含有钼和镍外，还伴生有锌、钒、等多种元素。钼镍矿粉已经用于许多有机物合成的催化剂，理论上它能代替五氧化二钒催化剂制取三氧化硫，下面对此进行探究。2.2 探究设备及药品2.2.1 仪器 铁架台（3个），铁夹（2个），普通漏斗（1个），布式漏斗（1个），酒精灯（1盏），电子天平（1台），玻璃管（直径0.3cm）（一棵），橡胶管，橡胶塞（若干），坩埚，三脚架，泥三角（1套），分液漏斗（2个），圆底烧瓶（1个），温度计（0oC200oC）（2只），移液管（2只），玻璃棒（1根），三角锥形瓶（若干），烧杯（2个），广口瓶（若干），洗耳球（1个），电吹风机（1台），药匙（2个），两通石英玻璃管（内经1.5cm）（2棵），滤纸若干，容量瓶（500ml，2个）,滴定管，石棉绒13。2.2.2 药品药品 级别 产地浓硫酸（98.4%） 分析纯级 重庆川东化工有限公司化学试剂厂无水亚硫酸钠 分析纯级 天津市科密欧化学试剂开发中心氯化钡 分析纯级 成都市联合化工试剂研究所氢氧化钠 分析纯级 重庆东方试剂厂稀盐酸 分析纯级 重庆川东化工有限公司化学试剂钼镍矿粉 混合物 贵州蒸馏水 分析纯级 贵州 2.2.3 原理(1) Na2SO3+H2SO4SO2 +H2O + Na2SO4(3) SO3+2NaOHNa2SO4+H2O(4) Na2SO4 + BaCl2BaSO4+2NaCl2.2.4 装置图钼镍矿粉作催化剂制取三氧化硫的实验装置图2.3 探究方法和数据分析2.3.1 探究方法将干燥后的仪器如图组装，检验装置的气密性，以无水亚硫酸钠5g，浓硫酸10ml作为反应物。两通石英玻璃管内不加入钼镍矿粉，点燃酒精灯先预热一段时间，然后将酒精灯置于石英玻璃管中部集中加热，当温度升高到80oC且相对稳定时，打开分液漏斗的活塞和旋塞，让浓硫酸流入圆底烧瓶与无水亚硫酸钠充分反应，同时用电吹风机将空气从普通漏斗鼓入装置中，使空气与反应生成的二氧化硫充分混合后通过加热的石英玻璃管，观察产生的现象，以足量的氢氧化钠溶液为吸收剂，用稀盐酸中和过量的氢氧化钠溶液，进一步除去亚硫酸钠，碳酸等杂质，以氯化钡溶液为沉淀剂，将产物静置过滤，烘干称重，计算产量，重复操作三次取平均值。在同样的实验条件下，向石英玻璃管内加入2.5g钼镍矿粉作催化剂进行实验探究13。2.3.2 实验数据 5g无水亚硫酸钠，10ml浓硫酸，氢氧化钠溶液，氯化钡溶液，稀盐酸溶液若干升。温度80oC左右，相对恒温1分钟。 表1 催化性能探究钼镍矿粉 反应次数 硫酸钡的质量（克） 三氧化硫的质量（克） 质量平均值 产率 1 0.0010 0.00034 0（g） 2 0.0009 0.00031 0.00044 0.014% 3 0.0020 0.00068 1 1.2251 0.4210 2.5（g） 2 1.2150 0.4013 0.4211 13.21% 3 1.2409 0.44102.3.3 数据分析 由表1中数据可以看出，在二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，不加入钼镍矿粉时，三氧化硫的产率非常低，几乎不发生反应。当加入钼镍矿粉作催化剂时，三氧化硫的产率明显提高，这说明钼镍矿粉对二氧化硫制取三氧化硫产生了催化作用。第3章 温度对催化性能的影响3.1 工艺条件的探究我们知道，对于一个化学反应，它同时受到温度、压强、反应物的浓度、催化剂及反应物本身性质的影响。而当反应物的浓度，反应时的压强等恒定时，温度对催化剂的催化效果有明显影响。因此，在前一章的基础上进行如下探究，装置设备及其他有关操作不变。3.2 实验数据 5g无水亚硫酸钠，10ml浓硫酸，氢氧化钠溶液，氯化钡溶液，稀盐酸若干升 表2 温度的影响序号 反应次数 温度（oC） 硫酸钡的质量（g） 三氧化硫的质量（g） 产率1 1 10 0.0957 0.0328 1.03% 2 1 20 0.3124 0.1071 3.36% 3 1 30 0.5241 0.1798 5.65% 4 1 40 0.9245 0.3171 9.97% 5 1 50 1.0812 0.3708 11.7% 6 1 60 1.1913 0.4086 12.8% 7 1 70 1.2014 0.4121 13.1% 8 1 80 1.2270 0.4208 13.2% 9 1 90 1.2291 0.4216 13.3% 10 1 100 1.2298 0.4219 13.5% 11 1 110 1.2352 0.4237 13.6% 12 1 120 1.2653 0.4340 13.6% 13 1 130 1.2865 0.4413 13.8% 14 1 140 1.2981 0.4452 14.0% 15 1 150 1.3012 0.4463 14.1% 16 1 160 1.3232 0.4539 14.3% 17 1 170 1.3511 0.4634 14.6% 18 1 180 1.3632 0.4676 14.7% 19 1 190 1.3781 0.4727 14.8% 1 195 1.3802 0.4734 20 2 195 1.3920 0.4775 14.9% 3 195 1.3754 0.4718 21 1 200 1.3625 0.4673 13.9% 22 1 205 1.2871 0.4415 13.7% 23 1 210 1.2362 0.4240 13.3%24 1 230 1.1252 0.3859 12.1% 25 1 250 0.0382 0.0285 0.89%3.3 数据分析由表2中数据可以看出，在0oC195oC之间，随着温度的升高，生成物的产率也随之升高，钼镍矿粉催化剂的活性逐渐增强。195oC左右时，生成物产率最大，钼镍矿粉催化剂活性最高。而温度高于195oC,随着温度的升高，生成物的产率逐渐降低，钼镍矿粉催化剂的活性逐渐降低，最后因为高温使其失去活性而无催化作用。结 论1. 五氧化二钒，三氧化二铬和钼镍矿粉都可以用作二氧化硫制取三氧化硫的催化剂。五氧化二钒作催化剂制取三氧化硫时产率虽然很高，但五氧化二钒价格昂贵，不容易购买，而且对反应条件要求非常高，生产的经济投入很大，适用于工业大批量生产。三氧化二铬作催化剂制取三氧化硫，在1个大气压，300oC左右的温度下进行，产率能达到50%左右，但三氧化二铬也是一种价格较昂贵的化学试剂，做一般实验不经济，更重要的是温度不易控制。2. 钼镍矿粉作二氧化硫制取三氧化硫的催化剂，在1个大气压下，195oC左右就能使反应进行得很快，且钼镍矿粉在贵州储存丰富，价格便宜，容易买到。预计它将是人们广泛研究使用的一种新型催化剂。3. 与用五氧化二钒，三氧化二铬作催化剂制取三氧化硫相比，钼镍矿粉作催化剂制取三氧化硫具有取材方便、操作简单、现象明显、产率平稳、污染小等优点。本探究以5g无水亚硫酸钠，10ml浓硫酸为反应物，2.5克钼镍矿粉作催化剂，加热到195oC左右开始反应，产率约达14.9%，而且在实验过程中，在吸收锥型瓶内可以看到浓厚的白烟，在双通石英玻璃管中经过钼镍矿粉催化作用后产生白雾。参考文献1全日制普通高级中学教科书.第一册.第一章.氧族元素.环境保护：人民教育出版 .2全日制普通高级中学教科书.第三册.第五单元.硫酸工业.人民教育出版.3傅献彩,沈文霞,姚天扬,等.物理化学M.南京大学工学院.下册.第十二章.化学动力学基础(2).4陈诵英,陈平,李永旺,等.催化反应动力学M.5颜肖慈,罗明道.界面化学M.6余磊，邹贵田.改性钼镍矿粉作催化合成核黄素四乙酸酯J.贵阳学院化学系.贵州贵阳550005.第23卷.第2期.7肖寒.改性镍钼催化剂催化合成水杨酸酯J.贵州民族学院化学系.贵州贵阳.550025.8罗迎春，邹贵田.钼镍催化剂催化合成4-溴-2-丁烯酸乙酯J.贵州民族学院化学与环境工程系.贵州贵阳.550025.9高瑞华.SO3的低温合成技术.江苏盐城市文港南路11号.4-107.10秦晋颖，邹贵田.钼镍催化剂催化合成溴代正幸烷J.贵阳学院生物与环境工程系.贵州贵阳.550005第3卷.第4期.2008年12月.11皮关华.镍钼矿制备钼酸铵的研究J.中南大学.冶金物理化学系.12谢飞.利用贵州息烽镍钼