5 Расчеты по химическим уравнениям

При расчетах по химическим формулам сначала записывают реакцию, затем уравнивают ее (суммы масс левой и правой частей должна быть равны).

Расчетные коэффициенты по сырью определяют по пропорции.

5.1Определение расходных коэффициентов (прямая задача)

Прямая задача – это когда необходимо определить расходные коэффициенты на получение единицы готовой продукции (1т –для твердых и жидких веществ, 1м³ – для газов).

Пример 19. Рассчитать массу серы, необходимой для

получения 1 т SО₂

Решение. Дано Y = 1000 кг

а) Записываем суммарное уравнение

Мв = 32 32 64

S + О₂ = SО₂

Х₁ Х₂ 1000 кг

б) Тогда масса 1го компонента Х₁ = (1000 кг32 г)/64 г = 500 кг

в) Тогда масса 2-го компонента Х₂ = (1000 кг32 г)/64 г = 500 кг

г) Проверяем сумму масс компонентов:

Х₁ +Х₂ = 500 + 500 = 1000 кг

Ответ: Для получения 1000 кг SО₂ необходимо

500 кг серы и 500 кг О₂.

Пример 20. Рассчитать массу SО₂, необходимого для

получения 1 т SО₃

Решение. Дано Y = 1000 кг

а) Записываем суммарное уравнение

Мв = 128 32 160

2SО₂ + О₂ = 2SО₃

Х₁ Х₂ 1000 кг

б) Тогда масса 1го компонента Х₁ =(1000 кг128 г)/160 г = 800 кг

в) Тогда масса 2-го компонента Х₂ =(1000 кг32 г)/160 г =200 кг

г) Проверяем сумму масс компонентов:

Х₁ +Х₂ = 800 + 200 = 1000 кг

Ответ: Для получения 1000 кг SО₃ необходимо

800 кг SО₂ и 200 кг О₂.

Пример 21. Рассчитать массу SО₃, необходимого для

получения 1 т Н₂SО₄

Решение. Дано Y = 1000 кг

а) Записываем суммарное уравнение

Мв = 80 18 98

SО₃ + Н₂О = Н₂SО₄

Х₁ Х₂ 1000 кг

б) Тогда масса 1го компонента Х₁ =(1000 кг80 г)/98 г =666,67 кг

в) Тогда масса 2-го компонента Х₂ =(1000 кг18 г)/98 г =333,33кг

г) Проверяем сумму масс компонентов:

Х₁ +Х₂ = 666,67 + 333,33 = 1000 кг

Ответ: Для получения 1000 кг SО₃ необходимо

666,67 кг SО₂ и 333,33кг О₂.

Пример 22. Рассчитать массу серы, необходимой для

получения 1т Н₂ SО₄

Решение. Дано Y = 1000 кг

а) Записываем суммарное уравнение

Мв = 32 48 18 98

S + 1,5О₂ + Н₂О = Н₂SО₄

Х₁ Х₂ Х₃ Y =1000 кг

б)тогда масса S: Х₁=(1000 кг32 г)/98 г=326,53 кг

в) масса О₂: Х₂= (1000 кг48 г)/98 г = 489,79кг

в) масса Н₂О: Х₃= (1000 кг18 г)/98 г = 183,67кг

д) Проверяем сумму масс компонентов:

Х₁ +Х₂ +Х₃ = 326,53 + 489,79 +183,67 = 1000 кг

Ответ: Для получения 1000 кг Н₂SО₄ необходимо:

S – 326,53 кг, О₂ = 489,79 кг, Н₂О – 183,67 кг

Пример 23. Рассчитать массу технической серы, необходимой для получения 1т Н₂SО₄, если примесей в технической сере–5 %.

Решение. Дано Y = 1000 кг Н₂SО₄ (примеси: в технической сере – 5 %, в воздухе –79 %, в технической воде –2 %).

а) Записываем суммарное уравнение

Мв = 32 48 18 98

S + 1,5О₂ + Н₂О = Н₂SО₄

Х₁ Х₂ Х₃ Y =1000 кг

б) масса S: Х₁=(1000 кг32 г)/98 г=326,53 кг → 95%=(100–5%)

или масса технической серы: ? кг ← 100 %

отсюда масса техн. cеры: (326,53кг100%)/95%= 343,72 кг

в) масса О₂: Х₂= (1000 кг48 г)/98 г = 489,80кг → 21%

или масса воздуха: ? кг ← 100 %

отсюда масса воздуха: (489,80кг100%)/21%= 2332,36 кг

в) масса Н₂О: Х₃= (1000 кг18 г)/98 г = 183,67кг → 98%

или масса технической воды Х₃ кг ← 100 %

отсюда масса техн. воды: Х₂=(183,67кг100%)/98%= 187,42 кг

г) Проверяем по сумме масс реагирующих веществ (S+О₂+Н₂О):

Х₁ +Х₂ +Х₃ = 326,53 + 489,80 + 183,67 = 1000 кг

д) Реальная масса сырья (техн. сера + воздух + техн. вода):

Х₁ +Х₂ +Х₃ = 343,72 + 2332,36 +187,42 = 2863,50 кг

е) Реальная масса технической серной кислоты:

Y+примеси серы +примеси воды =

= 1000 +(343,72-326,56)+(187,42-183,67) = 1020,91 кг→ 100%

1000 кг → Х=?%

или содержание Н₂SО₄ в серной кислоте:

(1000кг100%)/1020,91 кг =97,95%

ж) Масса удаляемых газообразных примесей (примеси воздуха):

масса воздуха – Х₂ =2332,36 кг – 489,80кг =1842,56 кг

з) Проверяем сумму масс сырья и продуктов:

(техн.сера+воздух+техн.вода)=(техн.Н₂SО₄+удаляемые газы):

343,72 + 2332,33 + 187,42 = 1020,91 кг +1842,56 кг

2863,47 кг = 2863,47 кг

Ответ: Для получения 1000 кг Н₂SО₄ необходимо 343,72 кг техн. серы (в т. ч. 326,53кг S), 2332,33 кг воздуха (в т. ч. 489,80 кг О₂) и 187,42 кг техн. воды (в т. ч. 183,67 кг Н₂О).