|
Постоянный посетитель
 |
Генератора СО2 на лимонной кислоте и соде |
|
Китайский генератора СО2 на лимонной кислоте и соде
Пост несёт чисто ознакомительный характер, никого не призываю следовать против китайских рекомендаций.  Материал: Нержавеющая сталь. Размеры: 1 л: высота: 38 см; диаметр: 8,5 см. 2 л: высота: 43 см; диаметр: 10,2 см. Рекомендуемая китайцами загрузка: 1 л: лимонная кислота 100 г. + бикарбонат натрия 100 г. + водный раствор 150 мл. 2 л: лимонная кислота 200 г. + бикарбонат натрия 200 г. + вода 300 мл. Исследование оптимального соотношения Лимонная кислота : Бикарбонат натрия : Вода Теоретический анализ кислотно-основных взаимодействий трехосновной лимонной кислоты (Е300 C6H8O7) и гидролизующейся соли бикарбоната натрия NaHCO3 (Е500 двухосновная кислота) сложный. Для этого нужно решить сложную систему нелинейных уравнений более чем восьмью неизвестными. Массовое соотношение (в граммах) лимонной кислоты (Е300 C6H8O7 моногидрата) к пищевой соде (Е500 NaHCO₃) для максимального получения СО2. Реакция протекает около 36 часов примерно по такой схеме. C6 H8O7 (Е300 лимонная кислота) + NaHCO3 (Е500 пищевая сода) = H2CO3 (угольная кислота) + Na C6 H7 O7 (однозамещенный цитрат натрия) или C6 H8O7 (лимонная кислота) + n NaHCO3 (пищевая сода) = n H2CO3 (угольная кислота) + Na n C6 H8-n O7 (n замещенная соль лимонной кислоты) Угольная кислота в растворе распадается на воду и углекислый газ по схеме: (x+y) H2CO3 (угольная кислота = x CO2 aq (растворенный углекислый газ) + y CO2 (газообразная углекислота) + (x+y) H2O (вода) Молярная масса лимонной кислоты C6H8O7 (12*6)+(1*8)+(16*7) = 72+8+112= 192,12 г/моль Молярная масса пищевой соды NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) 23+1+12+(16*3) = 84 г/моль Реакция выделения СО2 в растворе будет идти с рН=2,3 до рН=8,3, т.е. при молярном соотношения между компонентами от 1 до 4. На 1 моль лимонной кислоты можно брать до 4-х молей пищевой соды. Данная серия опытов проводилась следующим образом: делались навески реагентов, в емкости наливалась воды, затем добавлялась навеска пищевой соды (Е500), емкость ставилась на весы, добавлялась навеска лимонной кислоты (Е300) на весах. Снимались показания. Было видно резкое уменьшение веса в первые 10 секунд до 60 секунд с начала реакции. Экспериментальные данные  Если взять по весу, как рекомендуют китайцы: - 200 г. лимонной кислоты (Е300); - 200 г. пищевой соды (Е500); - 300 мл. воды, то из раствора в воздух выделится 147 грамм CO2 или 75 литров. Растворимость лимонной кислоты в воде 133 г/100 мл, рН=2,3 Растворимость бикарбоната натрия в воде 9,59 г/100 мл, рН=8,3 Изменено 19.11.23 автор ЕвгенийН |
|
|
18/11/2023 12:48:58
#3119880 |
|
На премодерации
|
|
ЕвгенийН Что хотели донести-то ? Китайцы - обманщики ? Заряжать дивайсы нужно иначе ? Что утверждаете или предлагаете обсудить ? |
|
|
18/11/2023 13:01:12
#3119882 |
|
|
|
Свой на Aqa.ru, Советник
 |
|
ЕвгенийН Теоретический анализ кислотно-основных взаимодействий трехосновной лимонной кислоты (Е300 C6H8O7) и гидролизующейся соли бикарбоната натрия NaHCO3 (Е500 двухосновная кислота) сложный.В советские времена химию начинали в 7-м классе. Данная задача именно такого уровня. Минут эдак 5 с калькулятором и таблицей Менделеева. Впрочем, это если считать на бумажке. С калькулятором быстрее. Вот и думаю... Сколько лет ТС? Изменено 18.11.23 автор Торопыжка |
|
|
18/11/2023 13:53:09
#3119897 Нравится MTumanov, Constantin_K
|
|
Постоянный посетитель
|
|
Kali Man Там Это мои экспериментальные данные. Если у вас имеются свои данные, можете сообщить о них в этой теме. Торопыжка Необходимо решить сложную систему нелинейных уравнений более чем с восьмью неизвестными. Вряд ли этому учат в школе. Теоретические данные при решении данной задачи с одним неизвестным расходятся с практическим экспериментом. Молярная масса лимонной кислоты 192,12 г/моль Молярная масса пищевой соды 84 г/моль Массовое соотношение (в граммах) лимонной кислоты к пищевой соде должно быть: 192,12:84 х 3 = 1:1,31 (для чистых реагентов). Это, если лимонная кислота C6H8O7 химически чистая. Моногидрат лимонной кислоты (то, что продается в продуктовых магазинах как лимонная кислота) имеет в кристаллической решетке молекулы воды. Поэтому к молярная массе лимонной кислоты 192,12 г/моль можно добавить еще около 18 г/моль, получаем - 210 г/моль. Массовое соотношение (в граммах) лимонной кислоты (Е300) к пищевой соде (Е500) должно быть: 84 х 3 : 210 = 252 г/моль : 210 г/моль = 1:1,2. Реакция идет сложнее. Необходимо решить сложную систему нелинейных уравнений более чем с восьмью неизвестными! Школьных знаний недостаточно. C6 H8O7 (лимонная кислота) + n NaHCO3 (пищевая сода) = n H2CO3 (угольная кислота) + Na n C6 H8-n O7 (n замещенная соль лимонной кислоты) Образуется нестабильная угольная кислота, которая в растворе распадается на воду и углекислый газ: (x+y) H2CO3 (нестабильная угольная кислота) = x CO2 aq (растворенный углекислый газ) + y CO2 (газообразная углекислота) + (x+y) H2O (вода) Лимонная кислота – относительно слабая трехосновная кислота и в воде подвергается электролитической диссоциации. Последовательные константы диссоциации лимонной кислоты в воде при температуре 18 C составляют: pK1 = 3,08; pK2 = 4,77; pK3 = 6,40 Поскольку по первой ступени диссоциации лимонная кислота является достаточно сильной, то рН ее раствора с концентрацией 0,05 моль/л (что отвечает примерно 1 % - ному раствору составляет около 2,2 ед. Изменено 18.11.23 автор ЕвгенийН |
|
|
18/11/2023 14:43:15
#3119904 Нравится KAA78
|
|
Свой на Aqa.ru, Советник
|
|
ЕвгенийНА школьник просто знает, что реально существенно, какая кислота сильнее (угольная или лимонная). Лишние знания не мешают. |
|
|
18/11/2023 15:02:06
#3119909 |
|
Завсегдатай
|
|
ЕвгенийН Непонятно - зачем высчитывать и тщательно соблюдать пропорцию кислоты к соде. Сода же дешевая - сыпьте с избытком. При перезарядке сполоснуть остаток холодной водой и досыпать новую. Вижу ошибку во всех трех случаях (не считая китайского): для полной реакции мало воды! Пропорция вода/кислота для моногидрата д.б. минимум 1,37 при условии тщательного перемешивания, поэтому лучше 1,5. В последнем измерении выход СО2 (71,43%) превысил теоретически возможный выход (68,75%). Где-то ошибка. |
|
|
18/11/2023 15:55:19
#3119928 Нравится Торопыжка
|
|
|
|
Свой на Aqa.ru, Советник
|
|
|
Увидеть бы, как опыты шли. Может, разбрызгивание раствора было интенсивным и разным. |
|
|
18/11/2023 16:11:44
#3119932 |
|
Посетитель
|
|
|
Всем привет! |
|
|
19/11/2023 01:16:08
#3119990 |
|
Постоянный посетитель
|
|
Торопыжка  Лимонная кислота для опытов.  Пищевая сода для опытов.  Опыты шли таким образом, видео: https://drive.google... oltrew Сода, действительно, примерно в 10 раз дешевле лимонной кислоты. Смысл оптимальной загрузки реактора - реже перезаряжать, получать больше СО2 при одной загрузке. Лишняя сода в реакторе, которая не участвует в реакции, занимает объем баллона, уменьшая свободное пространство в баллоне для хранения СО2. Для полной реакции воды может быть и меньше, она нужна только для запуска реакции, в ходе реакции вырабатывается дополнительная вода; реакция протекает в условиях не полной растворимости реагентов. Лишняя вода занимает пустой объем баллона, который становится меньше, следовательно, давление в баллоне возрастет. Данные опыты легко воспроизводятся любым желающим в домашних условиях. |
|
|
19/11/2023 10:32:15
#3120037 Нравится KAA78
|
|
|
|
Завсегдатай, Кандидат в Советники
 |
|
ЕвгенийН Мне кажется рекомендация загрузки 1 к 1, выбрана не случайным образом. Так гарантированно остается некий процент непрореагировавшей лимонной кислоты, соответственно вся сода полностью расходуется. Отсутствие осадка, упрощает последующую чистку емкости. Исходя из реакции, для максимального выделения СО2, оптимальна будет загрузка 1 к 1.2, что собственно вы и обнаружили в своем опыте. Но откуда мы можем быть уверены в чистоте/водности реактивов? Поэтому проще закинуть чуть больше лимонной кислоты. |
|
|
19/11/2023 11:13:55
#3120043 |
|
Свой на Aqa.ru, Советник
|
|
ЕвгенийНВот, теперь видно, что доверия результатам быть не может. Большой вынос массы из ёмкости из-за брызг. Противная штука - этот туман. Может попадать в акву. Приходится делать уловители для возвращения в зону реакции. |
|
|
19/11/2023 11:39:23
#3120050 |
|
Постоянный посетитель
|
|
Alex Livci  Вид осадка при массовом соотношением лимонной кислоты к пищевой соде 1:1,2 (пищевой соды больше лимонной кислоты на 20 % по весу). Когда лимонной кислоты больше, осадка меньше и он имеет более плотный и стекловидный вид (как конфеты стекляшки). В опыте выделилось максимальное количество углекислого газа при массовом соотношением (в граммах) лимонной кислоты (C6H8O7 Е300 моногидрата) к пищевой соде (NaHCO₃ Е500) 1:1,14 (пищевой соды больше лимонной кислоты на 12 % по весу). |
|
|
19/11/2023 11:41:58
#3120053 |
|
|
|
Постоянный посетитель
|
|
Торопыжка Открытые - для ролика.  Емкости 36 часов находились закрытыми. Перепроверьте результаты. С удовольствием буду рад их увидеть. |
|
|
19/11/2023 12:02:14
#3120059 Нравится трояк
|
|
Постоянный посетитель
|
|
|
Хорошо бы данные по давлению в баллоне при этих опытах увидеть ... |
|
|
19/11/2023 12:38:40
#3120066 |
|
Постоянный посетитель
|
|
|
Относительно веса лимонной кислоты, пищевой соды необходимо на 12-20% больше. Чтобы выделилось максимальное количество СО2 это значение лучше брать ближе к 12%, т.е. на 100 грамм лимонной кислоты около 112 грамм пищевой соды. |
|
|
19/11/2023 12:55:38
#3120073 |
|
|
|
Завсегдатай, Кандидат в Советники
|
|
ЕвгенийН Так а цель то какая, выиграть максимум выгоды в 10-20% применяя копеечные реактивы? И результатом чего, получить вероятно накопление слаборастворимых продуктов в емкости реактора СО2. ЕвгенийН Не закрытыми, а прикрытыми. Под давлением, вместе с СО2 могли выходит и пары влаги. Теоретически, из 3.2г пищевой соды, можно получить до 1.676г CO2. По вашему опыту, вес упал на 2г. Следовательно, кроме СО2 из емкости выходило что то еще. Вероятно это вода, которой кстати могло не хватить до завершения полной реакции при других соотношениях, соли просто остались частично в своем первоначальном виде. |
|
|
19/11/2023 13:05:07
#3120074 |
|
Постоянный посетитель
|
|
Alex Livci Емкости с реагентами находились в одинаковых условиях, вес во всех был 9 грамм (с 4 по 11), если что и вышло, то одинаковое количество для всех емкостей. |
|
|
19/11/2023 13:16:23
#3120076 |
|
Постоянный посетитель
|
|
Alex Livci Вода нужна для запуска реакции, затем она вырабатывается сама. Угольная кислота в растворе распадается на воду и углекислый газ по схеме: (x+y) H2CO3 (угольная кислота = x CO2 aq (растворенный углекислый газ) + y CO2 (газообразная углекислота) + (x+y) H2O (вода) Воды переизбыток. Растворимость лимонной кислоты в 14 раз выше пищевой соды. Растворимость лимонной кислоты в воде 133 г/100 мл, рН=2,3 Растворимость бикарбоната натрия в воде 9,59 г/100 мл, рН=8,3 Осадок как раз и происходит из-за низкой растворимости бикарбоната натрия в воде. Изменено 19.11.23 автор ЕвгенийН |
|
|
19/11/2023 13:25:14
#3120077 |
|
|
|
Завсегдатай, Кандидат в Советники
|
|
ЕвгенийН 1.2.3 емкости, выход составил в среднем 0.72г на 1 г соды, не зависимо от увеличения объема воды. 10 емкость, точно такое же соотношение всех компонентов как и в первой, выход составил 0.57г на 1г соды. Почему такая погрешность? |
|
|
19/11/2023 13:30:59
#3120078 |
|
Постоянный посетитель
|
|
Alex Livci Не совсем понял вопроса. Желательно писать какие-то вычисления, чтобы понять к чему прицепиться. В первых трех опытах, в емкостях 1,2,3 было по 2 г. лимонной кислоты и 2 г. пищевой соды = 4 грамма. Воды было добавлено в емкости: 1 - 2 мл., 2 - 3 мл, 3 - 4 мл... Выделилось СО2: 0,72 литра 0,75 литра 0,74 литра соответственно. Количество воды на выход СО2 большой роли не играет, она нужна только для того, чтобы реакция выделения СО2 началась. В емкости 10 было 3 г. лимонной кислоты и 3 г. пищевой соды = 6 грамм, т.е. реагентов было на 2 грамма больше, чем в емкостях 1, 2, 3. В емкости 10 выделилось 0,87 литра СО2. Выделилось больше СО2, т.к. в емкости было больше реагентов на 6-4=2 грамма. Изменено 19.11.23 автор ЕвгенийН |
|
|
19/11/2023 13:49:18
#3120080 |
|
Завсегдатай, Кандидат в Советники
|
|
ЕвгенийН Похоже я не до конца разобрался и не уловил суть. Меня смутило то что в таблице, 1 и 10 емкость, не смотря на равные соотношения, 10 емкость потеряла заметно меньше веса на грамм вещества. Это говорит о том что реакция за отведенное время прошла не полностью. В общем не суть важно. Мне все равно видится более правильным, добавлять небольшой избыток кислоты чем соды, для того что бы гарантированно нейтрализовать всю соду. То есть 1 к 1 как рекомендуют китайцы, хорошее решение. А то что при этом будет на 20% больше расход лимонки, не велика потеря. Да и так считать проще, грамм того грамм другого. |
|
|
19/11/2023 15:42:09
#3120098 |
|
|
|
Постоянный посетитель
|
|
Alex LivciВопрос в длительности работы дивайса при разных соотношениях составляющих . Меня например интересует именно этот вопрос . Естественно не превышая максимально допустимого давления... |
|
|
19/11/2023 16:28:11
#3120112 |
|
Постоянный посетитель
|
|
Alex Livci Если заправите 2 л. баллон так, как рекомендуют китайцы 200 г. лимонной кислоты 200 г. пищевой соды 300 мл. воды Всего реагентов: 200 г. + 200 г. = 400 г. Реагенты + вода: 400 г. + 300 г. = 700 г. То выделится около 75 литров СО2. Изменено 19.11.23 автор ЕвгенийН |
|
|
19/11/2023 16:29:26
#3120113 |
|
Постоянный посетитель
|
|
ЕвгенийН75 и 100 литров одного и того-же газа в одинаковом объёме создают сильно разное давление. Можно-ли быть уверенным, что баллон выдержит такое давление? |
|
|
19/11/2023 16:38:30
#3120115 |
|
|
|
Постоянный посетитель
|
|
ГранатовичВот и я про это же.... |
|
|
19/11/2023 16:41:12
#3120116 |
Загружаю
форму....
