Методичні вказівки. В процесі будь якого виробництва частина сировини може не прореагувати і відповідно не дати певної частини продукту або ж певна частка готового продукту

В процесі будь якого виробництва частина сировини може не прореагувати і відповідно не дати певної частини продукту або ж певна частка готового продукту втрачається в процесі виробництва (порушення технології, прилипання до стінок апаратів та ін.). Таким чином, готового продукту завжди буває менше, чим за теоретичним розрахунком повинно бути. Відношення маси практично добутого продукта до маси речовини, яка повинна утворитися теоретично, називаються масовою часткою виходу продукта (h).

При добуванні продукту в газоподібному чи рідкому стані часто визначають відношення не мас, а об'ємів готової речовини. В цьому випадку обчислюють об’ємну долю виходу продукта. В технологічних розрахунках звичайно просто використовують термін вихід продукта.

h =

Вихід продукта часто виражають в процентах.

Задача 1. З 320т сірчаного колчедану, що містить 45% сірки, добули 405т сульфатної кислоти (розрахунок на безводну кислоту). Обчисліть масову частку виходу сульфатної кислоти.

Розв‘язування.

m_(руди) = 320т Записують формулу

w_{(S в руді)} = 0,45 h =

m_пр(Н₂SO₄) = 405т З приведеної формули видно, що для розрахунку

m(S) = 32 × 10^-3 кг/моль масової долі виходу продукта потрібно знати m_практ.

m(Н₂SO₄) = 98 ×10^-3 кг/моль та m_теор. сульфатної кислоти.

Практично добута маса вказана в умові задачі, а

h(Н₂SO₄) =? m_теор. (Н₂SO₄) треба обчислити, враховуючи хімізм

процесу добування сульфатної кислоти з сірки, що міститься в сірчаному колчедані. Значить, спочатку потрібно обчислити масу сірки:

m(S) = 320 × 10³кг × 0,45 = 144 × 10³кг

Записують рівняння реакції, що відбуваються в процесі добування сульфатної кислоти:

S + O₂ = SO₂; 2SO₂ + O₂ = 2SO₃; SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Після підсумовування трьох рівнянь мають:

2S + 3O₂ + 2H₂O = 2H₂SO₄

Таким чином, в процесі виробництва 1моль сірки дає 1моль сульфатної кислоти: S ® H₂SO₄.

Обчислення маси сульфатної кислоти, яку теоретично можна добути із 144т сірки, проводять різними способами, розглянутими вище. Наприклад, розраховують кількість речовини сірки: n = ;

n(S) = = 4,5 × 10⁶моль.

Згідно схемі добування сульфатної кислоти із сірки виходить така ж кількість речовини сірчаної кислоти, тобто 4,5 × 10⁶моль H₂SO₄.

Обчислюють масу сульфатної кислоти: m = n × M;

m_теор. (Н₂SO₄) = 4,5 × 10⁶моль × 98 ×10^-3 кг/моль = 441 × 10³ кг, чи 441 т.

Підставивши добуте значення в формулу, обчислюють масову частку вихода сульфатної кислоти: h (Н₂SO₄) = 405т: 441т = 0,94, чи 94%.

Відповідь: h (Н₂SO₄) = 94%.

Може бути сформульована і зворотна задача. Дана масова частка виходу (вихід речовини), а потрібно обчислити масу чи об'єм практично добутої речовини.

Задача 2. Обчисліть об'єм аміака, який можна добути, при нагріванні 20г хлорида амонія з надлишком гідроксиду кальція, якщо об'ємна частка вихода аміака складає 98%.

В задачі описується реакція взаємодії хлорида амонія з гідроксидом кальція, у разі якої виділяється аміак, хлорид кальція та вода (при реакції солі з основою утворюються нова сіль та нова основа, яке розкладається на аміак та воду).

Розв’язування:

m (NH₄CI) = 20г h =

h (NH₃) = 98% = 0,98 V_практ. = h × V_теор.

М (NH₄CI) = 53,5 г/моль Невідома величина V_теор. - це об'єм аміака, який

V_m = 22,4л/моль можна добути із 20 г хлорида амонія:

V_теор. = n (NH₃) × V_m

V (NH₃) -? n (NH₃) знаходиться за рівнянням:

_{0,35 моль n}

2NH₄CI + Са(ОН)₂ = 2NH₃­ + СаСІ₂ + 2Н₂О

^{2 моль 2 моль}

По рівнянню n (NH₄CI) = m (NH₄CI): M (NH₄CI) = 20 г: 53,5 г/моль = 0,35 моль.

Складаєм пропорцію:. n (NH₃) = = 0,35 моль

V_теор. (NH₃) = 0,35 моль × 22,4л/моль = 8,4л

V_практ.(NH₃) = 8,4л × 0,98 = 8,2л.

Відповідь: Із 20г NH₄CI при h = 98% можна добути 8,2 л NH₃.

Завдання для самостійної роботи.

1. Обчислити масу нітратної кислоти, яку можна добути при взаємодії 20,2 г нітрату калія з концентрованою сульфатною кислотою, якщо масова частка виходу кислоти 0,98.

2. При дії на карбонат кальцію масою 5 г соляної кислоти (кислота в надлишку) Виділився хлорид кальцію масою 4,5 г. Визначіть масову частку виходу продукту.

3. Який об'єм аміака (за н.у.) виділить при дії 30 г хлориду амонія на гідроксид кальцію, якщо об'ємна доля виходу аміаку 86%.

4. Обчисліть процент використання сульфуру, якщо з 400 т залізного колчедану, що містить 46% сульфуру, вироблено 500 т сульфатної кислоти.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: