2025年化工原理课程设计示例.pdfVIP

不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。——《韩非子》

化工原理课程设计示例

化工原理是化学工程专业中非常重要的一门基础课程，它

涉及到了化学和工程两个领域的知识，并为以后的学习和实践

打下了坚实的基础。在课程设计中，老师经常要求学生运用所

学知识，设计并完成一定难度的化工过程或实验。本文将以某

高校化学工程专业的化工原理课程设计示例为例，详细介绍如

何设计和完成化工原理实验。

一、课程设计要求

该设计要求学生完成一组数据的处理和分析，以证明反应

动力学可由不同两点之间的浓度差推算并求证。

二、实验原理

该实验的原理是通过实验测量酸碱反应的速率，来分析酸

碱反应的动力学。

酸碱反应是化学中很常见的一种反应类型，它的实质就是

氢离子(H+)与氢氧根离子(OH-)之间的结合和释放。酸碱反应的

速率随着反应物浓度的变化而变化，因此可以通过测量其中一

方反应物的浓度变化来计算反应速率。

我们可以通过公式 extbf{v=k*[A]*[B]}计算反应速率，其

中，v为反应速率，k为反应速率常数，[A]和[B]分别为反应物

A和B的浓度。

好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。——《中庸》

根据微积分知识，当求两点之间的速率时，可以通过求斜

率来计算。因此，在实验中，我们可以选取两个浓度不同的时

间点，并计算出它们之间的速率差，从而得到反应速率的值。

根据这个方法，我们可以得到不同浓度范围内的反应速率，并

验证反应动力学方程的正确性。

三、具体操作

1.实验器械和试剂

实验器械：锥形瓶、pH计、磁力搅拌器、分光光度计、

计时器。

试剂：氧化重铬酸钾、甲醇、氢氧化钠、安乐(1.0×10-3

mol/L)、乙酰丙酸乙酯、酚酞溶液。

2.实验步骤

(1)准备试液：将安乐(1.0×10-3mol/L)储备液取25mL，加

入锥形瓶内，加入乙酰丙酸乙酯进行萃取；

(2)加入诱导子：在萃取用试管中，加入0.01mol/L氯酸钾，

β二萘酚1mL，摇匀后注入锥形瓶内，记录下橙红色的酚酞溶

液先出现时间；

(3)P与H的测定：注入3mol/L磷酸钠和0.1mol/L氢氧化

钠溶液直到pH=10±0.2；

(4)开始反应：计时器启动并记录时间，同步开启磁力搅

拌器及分光光度计，计时器报警时查看酚酞颜色变成橙色的时

间(此时pH=6±0.2)；

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

(5)停止反应：停止磁力搅拌器，加入2%氢氧化钠溶液使

pH达到11±0.2；

(6)操作记录：记录下反应结束时。总时间、前期保留时

间、颜色变化时间；

(7)重复实验：在不同pH值条件下，分别重复实验3次，

并记录数据。

3.数据处理

(1)计算反应速率：根据公式 extbf{v=k*[A]*[B]}，计算反

应速率v；

(2)构建反应动力学方程：将v和[A]绘制在对数图中，以

求得反应的一、二、三级反应动力学方程；

(3)验证方程的正确性：将实验得到的数据和推算得到的

反应速率进行对比，验证方程的正确性。