毕业论文硫酸钠的稀释热性质的研究.doc
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1、湖 北 民 族 学 院毕业论文(设计)开题报告书学生姓名: 专 业: 班 级: 论文题目: 指导教师: 填表日期: 年 月 日一、论文选题的目的和意义二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势三、论文的主攻方向、主要内容、研究方法及技术路线四、论文工作进度安排五、论文主要参考文献六、指导教师意见教师签名: 年 月 日 湖 北 民 族 学 院HU BEI INSTITUTE FOR NATIONALITIES学士学位论文论文题目:硫酸钠的稀释热性质的研究院 系: 应 用 化 学 专 业: 应 用 化 学 班 级: X 姓 名: X X 学 号: X 指导教师: X X X 时 间: 2011-5-
2、15 IBACHELORS THESIS OF HUBEI UNIVERSITY FOR NATIONALITIESThe title of the paper目录摘要1Abstract21前言31.1测定稀释焓意义31.2硫酸钠的重要性质31.3硫酸钠的应用领域31.4通过对硫的分布及生理功能讨论硫酸钠的重要应用41.5硫酸钠在用量上的考究61.6硫酸的的市场需求62试验部分82.1试验原理82.2试验试剂与仪器122.3试验步骤132.4.无水硫酸钠稀释热的测定和数据处理162.5实验结果163试验结论与讨论 3.1试验结论16 3.2试验分析与讨论16参考文献18声明致谢19摘要应用半绝
3、热式量热计测定无水硫酸钠晶体在298.15K温度下溶于蒸馏水的积分稀释热。在100ml容量瓶中加入不同量的无水硫酸钠晶体,利用等面积法获得了不同浓度下的无水硫酸钠的稀释热,并得到无水硫酸钠的摩尔稀释焓为100 KJ/mol。结果表明:随着浓度得增大,无水硫酸钠的溶解热先呈递增的趋势,当无水硫酸钠的质量达到一定量后,溶解热会下降到一定水平。 关键词:无水硫酸钠;量热计;稀释焓;恒温;等面积法。 ABSTRACTObjective :Application of semi-adiabatic calorimeter to measure sodium sulfate crystals dissol
4、ved in distilled water at temperatures 298.15K integral heat of dilution. 100ml flask in various amounts of sodium sulfate crystals, and other area method using different concentrations directly under the heat of dilution of anhydrous sodium sulfate and anhydrous sodium sulfate by the molar enthalpy
5、 of dilution of 100.The results showed that: As the concentration was increased, the dissolution of anhydrous sodium sulfate showed a decreasing trend in the first heat, when the water quality of more than a certain amount of sodium sulfate, the solution heat to maintain a certain level.Keywords :An
6、hydrous sodium sulfate; calorimeter; Enthalpy of dilution; constant temperature; equal-area law。1前言1.1测定稀释焓意义电解质溶液稀释热是溶液的重要热性质之一,是研究溶液理论的重要基础数据。由稀释热不仅可以计算表观相对摩尔焓,溶液中的反应热和化合物的生成热等。还可关联计算相对偏摩尔焓和表观摩尔热容1-2, 推算溶质,溶剂的活度系数。由实验测出的有限浓度下溶质在溶剂中的稀释热数据还可推算某一过程,某一浓度范围的稀释热。在化工生产中稀释热是化工过程能耗分析不可缺少的数据。而这些性质最基础的研究方法是量
7、热学方法。溶液热力学性质研究主要在两方面,一是溶质在无限稀释条件下的热力学性质,由这一性质,可以获得有关溶质-溶剂相互作用的信息,即溶质的溶剂化问题;二是溶剂化的溶质间的相互作用(3-5),与此相应的热力学性质有渗透系数,稀释焓等(6)。本工作则通过测定在一定温度下无水硫酸钠在蒸馏水溶液中的稀释焓。以便我们更好的了解无水硫酸钠在现实生活中重要的作用。1.2硫酸钠的重要性质及经济价值硫酸钠俗称芒硝、皮硝、朴硝、毛硝等,为白色透明的结晶颗粒或结晶性粉末,传统上主要用于化工原料,可溶于水,性味苦、咸、大寒。根据国内外报道,硫酸钠中的硫元素(含量20以上)可刺激畜禽体内的代谢,其吸收率和生物学效价都高
8、于其他硫酸盐。同时,硫酸钠还具备价格低廉、来源广泛等特点,因此近年来美国、日本、加拿大、前苏联都广泛使用硫酸钠作为饲料蛋白质营养强化剂.因此在日粮中适当补充硫酸钠,可降低饲料成本,提高机体抗病力,促进生长,提高经济效益。1.3硫酸钠的应用领域 芒硝是轻工、化工工业原料。在化学工业中主要用来制取无水硫酸钠和制造硫化碱,还可用来制取泡花碱、硫酸钡等。它们广泛地被应用于化工、轻工、纺织、建材、医药等20多个行业。在中国,目前芒硝主要用于洗涤剂和硫化碱工业,其次是用于纸浆、人造纤维、玻璃工业,也用作水玻璃、群青和其他化工产品的原料。此外,还用于有色金属选矿、皮革、医药、瓷釉、合成纤维、油墨、橡胶及复合
9、肥料、轻质材料的掺合剂及水泥、混凝土的添加剂。在有机化工产品的合成和制备中作催化剂;在氧化铝制造中用以减少或补充氢氧化钠等。1.4通过对硫的分布及生理功能讨论硫酸钠的重要应用 硫元素是动物所必需的矿物元素之一,动物体内含硫约0.15,主要以有机形式存在于蛋氨酸、胱氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸中,维生素中的硫胺素、生物素也含硫,粘多糖中的硫酸软骨素和硫酸粘液素以及肝素、辅酶和谷胱甘肽中,畜禽的被毛、蹄爪、角和羽毛等角蛋白中也含较多的硫元素。日粮中的无机硫和含硫氨基酸释放的硫,可用于合成软骨素基质,生物合成牛磺酸、肝素、胱氨酸等有机成分。硫的重要生理作用也是通过体内含硫有机物实现的,如含硫氨基酸合成
10、体蛋白质、被毛等及许多激素,硫作为硫胺素的成分参与碳水化合物的代谢,作为辅酶的成分参与能量的代谢,作为生物素的成分参与脂类代谢等。动物体内长期缺乏硫元素表现为:食欲减退、掉毛、溢泪,并且因体质虚弱而死亡。硫酸钠作为重要添加硫源在生产实践中的应用。硫为动物所必需而又不能为动物所合成,故必须由饲料中供给。有机硫主要以蛋氨酸、胱氨酸形式添加,但价格昂贵而限制了其用量;无机硫中以硫酸钠生物利用率最高,而且添加饲料中可供钠及硫来源,尤其在增加钠含量时可避免氯同时增加,明显提高畜禽的日增重、产蛋、产毛和产乳等。在禽料上,据国内外有关报道,硫酸钠不仅能改善饲料中氮元素及其他营养物质的吸收利用,而且对禽类可促
11、进其肝脏内蛋白质和核糖核酸的生物合成和氯化还原过程,使所有组织器官中的硫基和谷甘肽含量增加,刺激禽体内代谢过程,提高产蛋能力,同时硫酸钠的硫元素能促进因鸡输卵管组织中粘多糖类的生物合成,对蛋壳品质呈良好影响。许多试验证明了以上观点,添加硫酸钠可提高产蛋率2.4,蛋重提高3.7,经济效益提高10.6%左右。试验结果证实,在高温季节,在饮水中加入硫酸钠,提高产蛋率效果显著;实践得出,用添加1硫酸钠的饲料饲喂患食羽癖的产蛋母鸡,3天后即见效,56天啄羽现象停止,1521天后,初啄食羽毛处长出新羽,观察到采食量提高,产蛋率提高1215,而且对啄肛与食蛋癖也有明显效果。此外,硫酸钠在家禽日粮中有代替部分
12、蛋氨酸的效用,亦可同时作为氯四环素的效力增加物质。在猪料上,国内外许多专家认为,硫酸钠中的硫元素能改善饲料中氮元素及其他营养物质的吸收利用,促进猪体内还原氮化过程,促进肝脏内蛋白质和核糖核酸的合成,提高肌肉、血液中维生素A和维生素B的浓度,提高增重和饲料转化率。试验证明,猪日粮中添加硫酸钠,日增重、饲料转化率和经济效益均明显提高,而且猪群健康少病,皮毛光滑、食欲旺盛。在反刍动物上,硫更是必不可少的,添加硫对反刍家畜饲料中的营养物质特别是粗纤维的消化吸收和氮的吸收沉积有良好作用。瘤胃微生物合成某些氨基酸、维生素及一些酶时都需要硫,瘤胃微生物能利用硫酸钠及蛋氨酸。瘤胃微生物可将日粮蛋白质分解为氨和
13、硫化物,或利用日粮尿素及硫酸盐合成微生物蛋白。试验结果表明,日粮每添加1克硫,瘤胃可生产69克细菌蛋白;日粮适宜的硫水平可提高瘤胃内细菌蛋白质合成,改善氨基酸平衡,因而可提高动物生产水平;在高纤维日粮中添加含硫量为0.11的硫酸钠,可提高日粮体内消化率,硫添加量为0.460.6时,干物质有机物、酸性洗涤纤维、粗蛋白的表观消化率呈线性增加趋势,并能提高瘤胃真菌数目。硫酸钠与尿素合用时对增重效果十分显著,而且当硫含量占日粮干物质的饲料中适当增加硫酸盐可增加奶和肉蛋白质的成分,如果每天在奶牛日粮加入适量硫酸钠,一头奶牛日产奶量增加1.38千克,牛的饲粮中含硫量应占干物质的0.150.2,它可使饲料消
14、化率提高6571。在草食动物上,肉兔实验表明,添加硫酸钠可明显提高饲料利用率,提高经济效益29.7左右。在产毛动物如绵羊、毛兔和毛皮兽类试验中也发现,日粮中添加一定量的无机硫(硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠),对毛皮生长速度、产量及质量均有良好效果。1.5硫酸钠在用量上的考究硫酸钠因添加量的不同而具有不同功能。作为蛋白质营养强化剂一般添加量较小,而用量过大时,由于硫酸钠水溶液中离子不易从肠壁吸收,服后肠内保留大量水分,反射性地引起肠蠕动加强,加速肠内容物排出,达到泻下作用,可治疗便秘和积食,故实践中常将硫酸钠作为分娩后母猪的轻泻剂。人工盐中含硫酸钠,其助消化、清热、利胆、泻下作用效果已有目共睹,
15、也因内服量的不同而达助消化或泻下之不同疗效(助消化12克/次,泻下46克/次)。硫酸钠的添加也存在安全问题,应防止添加过量而引起硫中毒。硫在瘤胃内经瘤胃细菌变化成硫化氢,硫化氢比氨更易经瘤胃壁快速吸收,所吸收的硫化氢通过抑制过氧化酶、过氧化氢酶、多巴氧化酶、脱氢酶、碳酸脱水酶和二肽酶的作用,影响氧化代谢,硫化物对颈动脉体也有直接麻痹作用,此外硫化物与血红素结合产生硫血红蛋白,减少血液的氧负荷能力,引起严重的呼吸困难。非反刍畜禽硫中毒机理尚不很清楚,很难得出结论,畜禽到底能耐受怎样的日粮硫水平,因为不仅要考虑有机硫与无机硫的比,还要考虑来自不同化合物硫的可利用率和代谢上差异,但是似乎日粮中硫水平
16、过高时,即会引起生长鸡生产性能的下降和腿病的发生,这些都是些实验性的结论,有待进一步深入研究。 总之,一般情况下不会发生硫缺乏症,各种蛋白质饲料、富含芥子油的油菜饼粕均为畜禽硫的重要来源,不过在畜禽日粮中添加少量无机硫,特别是在日粮低蛋白水平而含硫氨基酸缺乏时添加是很有益处的,而且因为硫酸钠源广易得,成本低廉,使用方便,连续使用无副作用,亦无环境污染之虑,安全可靠,有广泛的推广前途和经济效益。1.6硫酸的的市场需求我国元明粉市场需求增长较快,每年用于造纸、玻璃、化工、冶金、洗涤行业的元明粉用量激增,几年近翻一番。据2007年4月19日中国化工报载“十五”期间,我国元明粉行业发展迅猛,产量大幅度
17、提高,促使我国元明粉产业近十年形成了一个投资的热潮。根据多方面的预测,“十一五”期间,乃至以后五年内,随着中国经济的持续稳定增长,以及世界经济新一轮上升周期的到来,我国元明粉市场仍然会保持一个快速发展势头。湖南、江苏、河南、广西元明粉新区的崛起,元明粉产量总量的快速增长,同时已进入了一个产品多样性的时代,加据了国内市场的竞争,但总体市场前景是看好的。 芒硝市场高位持续增长, 随着中国近几年经济的稳定发展,“十五”期间,中国元明粉产量平均增幅达20%。根据中国“十一五”发展规划,重化工产业依然是发展的重点之一,元明粉作为基础化工原料,在洗涤、化工、化肥、医药、饲料、蓄能等应用领域也将迎来大发展。
18、据原化工部对“1995年2020年”化工原料矿需求预测,今后五到十年中,我国元明粉需求仍会保持1015%的强劲增长势头,其中,2006年2010年元明粉总需求约5500万吨,年平均约1100万吨,。2010年需求量预测达到1400万吨,年需求量保持约15%的增长速度。在“十一五”期间,预计国内元明粉总量的20%将用于下游产品深加工。“十二五”期间元明粉总量需求预计为9630万吨,在2015年元明粉需求量将达到2300万吨,其中深加工比例达到30%,显然元明粉需求一直保持在高位增长中。 中国是世界上最大的元明粉出口国之一,2006年出口到全球91个国家和地区,共计204万吨。预计在2010年出口
19、量将达到350万吨,元明粉的出口情况也保持较好的态势。 中国与世界芒硝储量区域化分布较为集中,中国无水硫酸钠储量为105.22亿吨,占世界储量的90%以上,四川的储量占全国总量的45.66%,占西部的70%。按现有生产规模,可持续开采300年以上。2006年全国生产总产量约820万吨(实际消耗也需820万吨)。从市场需求来分析,硫酸钠的市场前景是很乐观的,本文仅通过对无水硫酸钠的稀释焓的测定,做简单的分析。2试验部分2.1试验原理 该量热计的原型由Prof.Arthur Finch,Departmentof Chemistry,RoyalHolloway and Bedford New Col
20、lege,University of London,Egham,Surry TW 200EX,UK在20世纪80年代提供。其后1989年由邹立壮张忠海徐桂端屈松生发表于高等学校化学学报1991 年信、宋昭华、熊文由汪存高、屈松生发表在物理化学学报经过改进并带有计算机数据自动采集和处理功能的量热计由余华光、刘义、谭志诚、董家新、邹腾俊、黄晓明、屈松生等人于2003年发表于国际期刊Thermochimica Acta 。本实验的原理包括恒温环境的组成及原理和量热单元的组成与原理。2.1.1恒温环境的组成及原理10-11-16在热化学实验中,温度控制是一项非常重要的任务,只有高精度的恒温系统才能保证
21、实验结果的准确性,一些进口的高精度量热计配用的恒温系统如瑞典Thermometric 公司的TAM 2277 恒温系统,其控温精度高达0.0001K,然而,国产的超级恒温水槽精度只能达到0.1 K ,均不能达到热化学实验中的恒温要求,我们建立的恒温系统控温精度为0.001 K ,一般可以满足热化学实验的需要.其原理如下图所示恒温水浴由恒温水浴本体、搅拌器、DWT 702 精密温度控制仪、控温热敏电阻、控温电桥、精密直流稳压电源、可控硅执行器加热器等部分组成。精密直流稳压电源电压稳定性优于1 mV。控温电桥的固定电阻为特制高精密绕线电阻。 热敏电阻为具有很大负温度系数的玻璃珠型热敏电阻,具有体积
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