Рассчитать расход пирита, содержащего 78% FeS2, и воздуха (О2 – 21%, N2 – 79%) в производстве 540 кг серной кислоты. Выход SО2 15% от теоретически возможного, Степень превращения SО3 – 50%, а выход готового продукта 70% от теоретически возможного.
1. Поскольку масса углеводорода в 36 раз больше, чем масса того же объема водорода при тех же условиях, молекулярная масса углеводорода в 36 раз выше молекулярной массы водорода. M(CxHy) = 36*M(H₂) = 36*2 = 72 г/моль. С другой стороны, молекулярная масса углеводорода M(CxHy) равна: 12x + y Приравнивая выражения для M, получаем уравнение: 12x + y = 72 Нам неизвестен класс углеводорода - алкан, алкен, алкин и т.д. Соответственно, нам неизвестна общая формула углеводорода CnH₂n+₂, CnH₂n, CnH₂n-₂ и тд. Но как видно, в углеводородах соотношение количества вещества углерода (n) и водорода (2n +/- 2) близко к 1:2. Сделаем замену у=2х. Тогда 12x + y = 12х + 2х = 14х = 72 Тогда х = 72/14 = 5,14. Округлим х до 5 Тогда масса углерода 12*5 = 60 Тогда масса водорода 72-60 = 12 Значит, у=12 Тогда формула углеводорода СхНу = С₅Н₁₂ ответ: С₅Н₁₂ Проверка: M(C₅H₁₂) = 12*5 + 12 = 72
(Примечание. В условиях задачи даны "газовые" данные. Есть искушение их использовать, но вроде бы они не понадобились. Возможно, их надо было использовать. Но мне проще было решить так)
2. Чему равна плотность бутена при 1 атм. и 273С ответ: 1,25 г/Л
Для решения задачи используем уравнение Менделеева-Клапейрона pV=mRT/M, где p - давление газа, V - объем газа, m - масса газа, R-универсальная газовая постоянная, T-абсолютная температура (К), M - молекулярная масса.
Преобразуем уравнение: m/V = pM /RT
а m/V - это и есть плотность газа d.
Переходим к системе СИ.
p=1 атм = 101 325 Па
M = M(C4H8) = 12*4+8=56 г/моль
R=8.31 Дж/(К*моль)
T=273 C = 273+273 = 546 K
d = 101 325 Па * 56 г/моль / (8.31 Дж/(К*моль) * 546 К) =
= 1 250 Па*г / Дж = 1 250 Н*м⁻²*г / (Н*м) = 1 250 г / м³ = 1 250 г / 1000 л =
Реакция получения углекислого газа из карбоната кальция: CaCO3=CaO+CO2 Массовая доля выхода продукта реакции показывает отношение практической массы вещества к теоретической: η=m(практ.)/m(теорет.)×100% Практическую массу можно найти из условия задачи через объём: m=n×M n=V/Vm n(CO2)=32,6л/22,4моль/л=1,45 моль m(CO2)=1,45моль×44г/моль=64г Для того, чтобы найти теоретическую массу СO2, нужно найти количество вещ-ва CaCO3: n(CaCO3)=150г/100г/моль=1,5 моль n(CaCO3)=n(CO2)=1,5 моль m(CO2)=1,5моль×44г/моль=66г η=64г/66г×100%=97%
M(CxHy) = 36*M(H₂) = 36*2 = 72 г/моль.
С другой стороны, молекулярная масса углеводорода M(CxHy) равна:
12x + y
Приравнивая выражения для M, получаем уравнение:
12x + y = 72
Нам неизвестен класс углеводорода - алкан, алкен, алкин и т.д. Соответственно, нам неизвестна общая формула углеводорода CnH₂n+₂, CnH₂n, CnH₂n-₂ и тд.
Но как видно, в углеводородах соотношение количества вещества углерода (n) и водорода (2n +/- 2) близко к 1:2.
Сделаем замену у=2х.
Тогда 12x + y = 12х + 2х = 14х = 72
Тогда х = 72/14 = 5,14.
Округлим х до 5
Тогда масса углерода 12*5 = 60
Тогда масса водорода 72-60 = 12
Значит, у=12
Тогда формула углеводорода СхНу = С₅Н₁₂
ответ: С₅Н₁₂
Проверка: M(C₅H₁₂) = 12*5 + 12 = 72
(Примечание. В условиях задачи даны "газовые" данные. Есть искушение их использовать, но вроде бы они не понадобились. Возможно, их надо было использовать. Но мне проще было решить так)
2. Чему равна плотность бутена при 1 атм. и 273С
ответ: 1,25 г/Л
Для решения задачи используем уравнение Менделеева-Клапейрона pV=mRT/M, где p - давление газа, V - объем газа, m - масса газа, R-универсальная газовая постоянная, T-абсолютная температура (К), M - молекулярная масса.
Преобразуем уравнение: m/V = pM /RT
а m/V - это и есть плотность газа d.
Переходим к системе СИ.
p=1 атм = 101 325 Па
M = M(C4H8) = 12*4+8=56 г/моль
R=8.31 Дж/(К*моль)
T=273 C = 273+273 = 546 K
d = 101 325 Па * 56 г/моль / (8.31 Дж/(К*моль) * 546 К) =
= 1 250 Па*г / Дж = 1 250 Н*м⁻²*г / (Н*м) = 1 250 г / м³ = 1 250 г / 1000 л =
= 1,25 г/л
ответ: 1,25 г/л
CaCO3=CaO+CO2
Массовая доля выхода продукта реакции показывает отношение практической массы вещества к теоретической:
η=m(практ.)/m(теорет.)×100%
Практическую массу можно найти из условия задачи через объём:
m=n×M
n=V/Vm
n(CO2)=32,6л/22,4моль/л=1,45 моль
m(CO2)=1,45моль×44г/моль=64г
Для того, чтобы найти теоретическую массу СO2, нужно найти количество вещ-ва CaCO3:
n(CaCO3)=150г/100г/моль=1,5 моль
n(CaCO3)=n(CO2)=1,5 моль
m(CO2)=1,5моль×44г/моль=66г
η=64г/66г×100%=97%