ЗАДАЧИ НА ВЫХОД ПРОДУКТА РЕАКЦИИ 

ЗАДАЧИ НА ВЫХОД ПРОДУКТА РЕАКЦИИ

До сих пор мы допускали, что из определенного количества вещества, взятого для реакции, образуется строго определенное количество продукта реакции, что и следует из закона сохранения массы веществ. Однако  на практике очень часто продуктов реакции оказывается меньше количества, вычисленного по уравнению реакции. Причины этого могут быть различными: не дошла до конца основная реакция; параллельно основной протекала какая-либо, не предусмотренная нами побочная реакция; улетучилась из реактора часть продукта и т.п.  В таких случаях принято говорить о теоретически возможном количестве вещества и фактически полученном, или имеющемся его количестве. Фактически полученное всегда меньше теоретически возможного.  В уравнениях реакций мы всегда пользуемся теоретически возможными величинами. Отношение же фактически полученного количества вещества к теоретически возможному называется выходом продукта реакции и в этом пособии  обозначается  η:

            η  =  mф  :  mт           η  =  Vф  :  Vт             η  =  nф  :  nт       

Отсюда выводятся производные формулы:

           mф  =  mт  • η               Vф  =  Vт  • η                   n ф  =  nт  • η

           mт  =   mф  :  η               Vт  =   Vф  :  η               nт  =   nф  :  η

Задача 84. Из 320 т колчедана, содержащего 45% серы, получено 405 т серной кислоты. Каков выход кислоты в %?

Решение.

Колчедан – это одна из руд, содержащих серу. Зная массу чистой серы, можно определить массу серной кислоты, которая из нее может быть получена:

m (S) = 320 т 45%  =  144 т

Процесс получения серной кислоты состоит из трех стадий  (SSO2 SO3 H2SO4). Для экономии времени выразим его в виде краткой схемы:

S  →  H2SO4

По такой схеме можно вести расчет так же, как и по уравнению реакции, но обязательно учитываем, что число атомов переходящего элемента (в нашем случае серы) должно быть одинаковым по обе стороны стрелки:

   144 т             х т

  S      →    H2SO4

   32 г              98 г

m (H2SO4) = 98 г  •  144 т  :  32 г  =  441 т

Итак, теоретически из  данной массы серы могло получиться 441 т кислоты. В условии же указана фактически полученная ее масса – 405 т. Дальнейший расчет по формуле:

   η (H2SO4)  =   mф :  mт  =  405 т : 441 т  =  0,918  =  91,8%       

Задача 85. Сколько т фосфорита, содержащего 65% фосфата кальция, нужно взять для получения 1 т фосфора, если потери фосфора в производстве составят 3%?

Решение.

Если 3% получаемого фосфора будет потеряно, то чистый выход его составит 97%, а по фактической массе это составит 1 т. Отсюда можно найти теоретически возможную массу фосфора:

mт (Р)   =   mф  :  η   =  100 кг : 0,97  =  1031 кг

Составив схему процесса, рассчитываем необходимую для этого массу фосфата кальция:

х  кг                     1031 кг

Ca3 (PO4)2   →    2P         

 310 г                    62 г

m [Ca3 (PO4)2]  = 5155 кг

В фосфорите эта масса составит 65%:

5155 кг   →    65%      [Ca3 (PO4)2]    

х  кг        →    100%   (фосфорит)    

Масса фосфорита составит 7930 кг.

Задача 86. Сколько т аммиака нужно для получения 5 т 60%-ной азотной кислоты, если потери аммиака в производстве составят 2,8%?

Решение.

Для начала вычислим массу чистой азотной кислоты в ее 60%-ном растворе:

m (HNO3) = 5 т • 60%  =  3 т

Далее по схеме  NH3  →   HNO3  находим теоретически необходимое количество аммиака:

   х кг            3000 кг

  NH3     →   HNO3                                                 mт (NH3)  =   809,5 кг

     17 г           63 г

Однако на самом деле не весь аммиак используется в ходе процесса. Находим массовую долю его использования: 100%  —  2,8%  =  97,2%.

В нашем случае:

97,2%         это 809,5 кг аммиака        (будет использовано)

100%                      х кг     аммиака    (надо взять с запасом)    

Отсюда  mф (NH3)  = 832,8 кг.

Обновлено: 14.03.2019 — 15:46

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *