Обчислити витрати технічного Сl2 (об’ємна частка–98%) з 3%-м надлишком від теоретичної кількості і Н2 (об’ємна частка–97%) для синтезу 1000м3HCl прямим синтезом, якщо ступінь перетворення Сl2 складає 95%.
1.1. Масса водорода равна массе тела, умноженной на массовую долю водорода: m(H) = m*w(H) = 70 кг * 10% = 70 кг * 0,10 = 7 кг.
1.2. Количество вещества атомов водорода найдем как отношение массы водорода к его молярной массе: n(H) = m(H) / M(H) = 7 кг / 1 г/моль = 7 000 г / 1 г/моль = 7 000 моль.
1.3. Сначала найдем количество вещества молекулярного водорода. Для этого вновь делим массу водорода (7 кг) на молярную массу молекулярного водорода (M(H₂) = 2 г/моль). n(H₂) = m(H₂) / M(H₂) = 7 кг / 2 г/моль = 7 000 г / 2 г/моль = 3 500 моль. Теперь рассчитаем объем водорода V, зная, что 1 моль водорода (если считать его идеальным газом) занимает 22,4 л (Vm): V = n(H₂) * Vm = 3 500 моль * 22,4 л/моль = 78 400 л (78 м³)
Замечание. При решении примеров 1.2. и 1.3. важно понимать, что масса водорода не зависит от того, является ли водород атомарным (H) или молекулярным (H₂). Действительно, если в 1 кг молекулярного водорода гипотетически разорвутся все связи в молекулах водорода, то мы получим атомарный водород, но масса его от этого не изменится. А вот количество вещества (n) в этом случае изменится - ведь число атомов водорода в такой ситуации станет вдвое больше числа бывших молекул.
Цепочка №1.
₁ ₂ ₃ ₄
Mg → MgO → MgCO₃ → MgCl₂ → Mg(OH)₃
1. 2Mg + O₂ = 2MgO
2. MgO + H₂CO₃ = MgCO₃ + H₂O
3. MgCO₃ + 2HF = MgF₂ ↓ + CO₂ ↑ + H₂O
4. MgCl₂ + 2KOH = Mg(OH)₂ + 2KCl
Цепочка №2.
₁ ₂ ₃ ₄
Mg → MgCl₂ → MgCO₃ → MgO → MgCl₂
1. Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑
2. MgCl₂ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + 2NaCl
t
3. MgCO₃ = MgO + CO₂
4. MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O
Цепочка №3.
₁ ₂ ₃ ₄
Cr₂O₃ → Cr → CrCl₃ → Cr(OH)₃ → Cr₂(SO₄)₃
1. Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr
2. 2Сr + 6HCl = 2CrCl₃ + 3H₂
3. CrCl₃ + 3NaOH = 3NaCl + Cr(OH)₃
4. 2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O
Цепочка №4.
₁ ₂ ₃
ZnS → ZnO → Zn(NO₃)₂ → ZnO
1. 2 ZnS + 3 O₂ = 2ZnO + 2 SO₂
2. ZnO + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂O
t
3. 2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂
Цепочка №5.
₁ ₂ ₃ ₄
Al → Al(OH)₃ → Al₂O₃ → AlCl₃ → Al(NO₃)₃
1. 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂
t
2. 2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O
3. Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O
4. AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl
Масса водорода равна массе тела, умноженной на массовую долю водорода:
m(H) = m*w(H) = 70 кг * 10% = 70 кг * 0,10 = 7 кг.
1.2.
Количество вещества атомов водорода найдем как отношение массы водорода к его молярной массе:
n(H) = m(H) / M(H) = 7 кг / 1 г/моль = 7 000 г / 1 г/моль = 7 000 моль.
1.3.
Сначала найдем количество вещества молекулярного водорода. Для этого вновь делим массу водорода (7 кг) на молярную массу молекулярного водорода (M(H₂) = 2 г/моль).
n(H₂) = m(H₂) / M(H₂) = 7 кг / 2 г/моль = 7 000 г / 2 г/моль = 3 500 моль.
Теперь рассчитаем объем водорода V, зная, что 1 моль водорода (если считать его идеальным газом) занимает 22,4 л (Vm):
V = n(H₂) * Vm = 3 500 моль * 22,4 л/моль = 78 400 л (78 м³)
Замечание. При решении примеров 1.2. и 1.3. важно понимать, что масса водорода не зависит от того, является ли водород атомарным (H) или молекулярным (H₂). Действительно, если в 1 кг молекулярного водорода гипотетически разорвутся все связи в молекулах водорода, то мы получим атомарный водород, но масса его от этого не изменится. А вот количество вещества (n) в этом случае изменится - ведь число атомов водорода в такой ситуации станет вдвое больше числа бывших молекул.