2. Методика исследования

В работе изучается кинетика восстановления оксидов Fe₂O₃, Cu₂O, PbO углеродом при нескольких темпера­турах. Для проведения исследований собирается установка, изображенная на рисунке 2. Печь разогревается до 800-1000ºС и в дальнейшем температура поддерживается пос­тоянной при помощи трансформатора (1). Температура печи (2) контролируется с помощью термопары (3), а регистрируется милливольтметром (4).

Полная лодочка (5) смеси оксида и углерода вводит­ся в предварительно разогретую электропечь.

1- трансформатор РНО-250, 2- электропечь, 3- термопара, 4- милливольтметр, 5- лодочка, 6- кварцевая трубочка, 7- реометр

Рисунок 2- Схема установки

Кварцевая трубка (6) закрывается резиновой пробкой. Скорость выделяющегося газа из смеси измеряется рео­метром (7). Отсчеты показания реометра (V, л/час) делаются сразу же после введения лодочки в печь, через каждые 10-15 секунд, а затем каждые 30 секунд.

Повторяют опыты с данным оксидом при других тем­пературах.

3. Обработка результатов исследования

Результаты опытов необходимо свести в таблицу.

Таблица 1-Результаты замеров и расчета степени восстановления

№№ п/п	Оксид, его масса, г.	Т, К	Время от начала опыта, сек.	Скорость СО, л/час	Степень восстанов--ления, %
1	2	3	4	5	6
1
2
3
4
5
6

Для определения степени восстановления, полученные данные для каждого металла наносят на график в координа­тах скорость-время (V=f(τ)), см. рисунок 3. По графику определяют площадь под кривой. Она выражает объем вы делившегося СО и следовательно, количество восстано­вившегося оксида.

С практической точки зрения осуществить это можно следующим образом: По экспериментальным данным строит­ся график зависимости скорости газового потока от време­ни для исследуемого металла (пример дается для одного значения температуры, так как для любой другой темпе­ратуры ход вычислений и построений аналогичны).

Рисунок 3- Зависимость V_CO = f(τ)

Продолжительность всего эксперимента (отрезок ОД^´) делят на равные части (отрезки) ОА^´, А^´Б^´, Б^´С^´, С^´Д^´. Из точек А, Б» Д проводят линии параллельные оси скорости до пересечения с осью времени. Для вычисления объема СО, выделяемого в результате реакции за время ОА^´ необходимо найти площадь треугольника ОАА^´- (S_A) в литрах.

Для перевода полученного объема (S_A) в весовую характеристику существует формула: σ_А=S_A·М.М.СО/22,4 где: σ_А - количество СО (г), выделившегося в резуль­тате реакции за время ОА^´.

Зная величину σ_А легко определить количество желе­за или меди восстановленного в результате реакции:

Fe₂O₃+3С=2Fe+3CO, Cu₂O+C=2Cu+CO/

σFe=(σА·2MMFe)/3MMCO

σCu=(σА·2AMCu)/3MBCO

Степень восстановления (α) рассчитывается по формуле:

αFe=(σFe/σFe(нач))·100;

αCu=(σCu/σCu(нач))·100

где: σ_Fe(нач) и σ_Cu(нач)- масса железа и меди в исходных навесках соответственно.

Аналогичные проводятся и для времени Б^´, С^´, Д^´ при одной и той же температуре.

По полученным значениям α строят график в координатах α=f(τ).

Для других температур прямые ОК и ОМ таким же образом разбиваются на треугольники (не менее трех) и рассчитывается степень восстановления оксидов. Сопоставляют степень восстановления оксидов при различных температурах и делают выводы.