ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

 

1. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения пероксида натрия:

2Na+O₂®Na₂O₂

если технический натрий содержит 3% примесей, горение натрия происходит в сухом воздухе с содержанием кислорода 21% масс., степень превращения натрия в пероксид - 98,5%.

2. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса производства соды по способу Леблана (сплавление при 1000°С):

Na₂SO₄+2C+CaCO₃®Na₂CO₃+CaS+CO₂­

если известно, что степень превращения сульфата натрия в целевой продукт составляет 80%, технический карбонат кальция содержит 15% примесей и берется с 25%-ным избытком от теоретически необходимого количества.

3.Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения нитрата калия методом конверсии чилийской селитры:

KCl+NaNO₃®NaCl+KNO₃

если содержание основного вещества в обогащенном нитрате натрия 56%, степень превращения составляет 80%, технический хлорид калия содержит 15% примесей и используется в виде 73% водного раствора.

4. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса производства оксида магния из обогащенного магнезита

MgCO₃®MgO+CO₂­

с учетом содержания основного вещества в магнезите 48%, степень превращения - 85%. Побочными процессами, происходящими при прокаливании магнезита пренебречь.

5. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса производства водорода по реакции:

CaH₂+2H₂O®Ca(OH)₂+2H₂­

если степень разложения гидрида кальция - 98%, содержание примесей -8%, а вода берется с 30% избытком от стехиометрически необходимого количества.

6. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения негашеной извести из кальцита (содержание основного вещества в обогащенном минерале составляет 58%, степень разложения 90%):

CaCO₃®CaO+CO₂­

Побочными процессами, происходящими при прокаливании кальцита пренебречь.

 

 

7. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения бария алюмотермическим способом в вакуумной печи при ~ 1200⁰С по реакции:

3BaO+2Al®Al₂O₃+2Ba

если степень превращения оксида бария 96%, а технический алюминий, содержащий 2% примесей берется с 15% избытком.

8. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса восстановления железа из оксида алюмотермическим способом:

3Fe₃O₄+8Al®4Al₂O₃+9Fe

если содержание примесей в оксиде железа-6%, степень разложения составляет 96%. Алюминий, содержащий 3,5% примесей берется с избытком 20% от стехиометрически необходимого количества.

9. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения сульфата аммония по реакции:

2NH₃+H₂SO₄®(NH₄)₂SO₄

если степень превращения аммиака 90%, а 70%-ная серная кислота берется с 15% избытком.

10. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения водорода карбидным способом по реакции:

CaС₂+2H₂O®Ca(OH)₂+С₂H₂­

если степень разложения технического (содержание примесей - 7%) карбида кальция - 95%, а вода берется с 20% избытком от стехиометрически необходимого количества.

11. Рассчитать расходные коэффициенты по сырью процесса получения водорода по реакции:

6NH₃+3Mg®3Mg(NH₂)₂+3H₂­

если аммиак берется с 10% избытком, содержание примесей в техническом магнии - 6%, степень превращения - 87%.

12. Составить материальный баланс получения гидразина N₂H₄ по реакции

2NH₃+NaOCl®N₂H₄+NaCl+H₂O

с учетом того, что степень превращения аммиака составляет 25%, а 76% водный раствор NaOCl берется с 20% избытком

13. Составить материальный баланс получения йода по реакции:

2KI+MnO₂+2H₂SO₄®I₂+K₂SO₄+MnSO₄+2H₂O

если степень превращения иодида калия 85%, а 80%-ная H₂SO₄ берется с 10% избытком.

14. Составить материальный баланс получения каломели Hg₂Cl₂ по реакции:

2HgCl₂+SO₂+2H₂O®Hg₂Cl₂+2HCl+H₂SO₄

если степень превращения технического HgCl₂, содержащего 7% примесей составляет 80%, диоксид серы берется с 10% избытком, а вода - с 40% избытком.

15.Рассчитать количество сырья, необходимое для получения 1 т циклопропана по реакции:

Cl-CH₂-CH₂-CH₂-Cl+Zn®CH₂-CH₂+ ZnCl₂

 

CH₂

если степень превращения 1,3 дихлорпропана - 95%, а технический цинк (примеси-15%) берется с 20% избытком от стехиометрически необходимого количества.

16.Рассчитать количество сырья, необходимое для получения 1 т толуола по реакции:

C₆H₅-MgCl+CH₃-Cl®C₆H₅-CH₃+ MgCl₂

если степень превращения фенилмагнийхлорида - 80%, а хлористый метил берется с 30% избытком от стехиометрически необходимого количества.

17.Рассчитать количество сырья, необходимое для получения 1 т плавиковой кислоты HF по реакции:

CaF₂+H₂SO₄ ®CaSO₄+HF

если степень превращения фторида кальция - 80%, а серная кислота с концентрацией 98% берется с 15% избытком от стехиометрически необходимого количества.

18. Составить материальный баланс получения ванадия при 950⁰С по реакции:

V₂O₅+5Ca®2V+5CaO

если степень превращения оксида ванадия 85%, а технический кальций, содержащий 8% примесей берется с 30% избытком.

19.Составить материальный баланс процесса получения карбида магния Mg₂C₃ по следующей схеме

MgCl₂+CaC₂® MgC₂+CaCl₂

6MgC₂ ® 3Mg₂C₃ + 3C

если известно, что сухой хлорид магния содержит 12% примесей и берется с 42% избытком, поступает с влажностью 2,5%; в карбиде кальция 3,5% примесей, а его степень превращения =0,88

20. Составить материальный баланс получения борной кислоты

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O ® 4H₃BO₃ + 2NaCl

если известно, что воздушносухая бура Na₂B₄O₇ содержит 96,5% основного вещества, степень превращения - 87%, поступает в реактор с влажностью 8%; 56% соляная кислота берется с 25% избытком.

21. Составить материальный баланс получения аммиака по способу

NaNO₃ + 4Zn + 7NaOH + 6H₂O ® 4Na₂[Zn(OH)₄] + NH₃

если известно, что воздушносухой технический нитрат натрия содержит 13,5% примесей, влажность - 4,8%, берется с 15% избытком; содержание примесей в цинке - 3,5%, степень превращения -96%; концентрация раствора едкого натра - 68%, берется с избытком 28% от стехиометрически необходимого количества.

22. Составить материальный баланс получения азотистоводородной кислоты по уравнениям:

NaNH₂ + N₂O ® NaN₃ + H₂O

2NaN₃ + H₂SO₄ разб. ® 2HN₃ + Na₂SO₄

если известно, что серная кислота концентрацией 15% берется с 46% избытком; оксид азота содержит 2% примесей (масс), степень превращения - 78%, избыток - 10% от стехиометрически необходимого количества; NaNH₂ содержит 6% примесей (масс), степень превращения - 66%.

23. Составить материальный баланс получения фосфора по уравнениям:

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ ® 3CaSiO₃ + P₂O₅

P₂O₅ + 5C ® 2P + 5CO

если известно, что воздушносухой фосфат кальция содержит 22% примесей, степень превращения - 89%, избыток - 18% от стехиометрически необходимого количества; диоксид кремния содержит 12% примесей, ст. превращения - 77%, избыток - 45%; технический углерод содержит 3,5% примесей, степень превращения =90%.

24. Составить материальный баланс получения суперфосфата

Ca₃(PO4)₂ + 2H₂SO₄ ® Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄

если известно, что воздушносухой фосфат кальция содержит 28% примесей, степень превращения - 80%, влажность - 8%; серная кислота концентрацией 88% берется с 25% избытком.

25. Составить материальный баланс получения дитионистой кислоты

2NaHSO₃ + H₂SO₃ + Zn ® 2ZnSO₃ + Na₂S₂O₄ + 2H₂O

если известно, что воздушносухой гидросульфат натрия содержит 11% примесей, степень превращения - 85%, избыток - 8%, влажность - 6%; серная кислота концентрацией 80% берется с 25% избытком; технический цинк содержит 6% примесей, степень превращения - 96%.

26. Составить материальный баланс получения хлорита натрия

4NaOH + Ca(OH)₂ + C + 4ClO₂ ® 4NaClO₂ + CaCO₃ + 3H₂O

если известно, что едкий натр поступает в виде 84% раствора с избытком 18%, степень превращения - 96%; воздушносухой гидроксид кальция содержит 11% примесей, влажность - 6%, берется с избытком 23%; технический углерод содержит 4% примесей, степень превращения =95%; оксид хлора берется с 15% избытком от стехиометрически необходимого количества, степень превращения = 0,76.

25. Составить материальный баланс получения йода

2KI + MnO₂ + 2H₂SO₄ ® I₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + 2H₂O

если известно, что серная кислота поступает в виде 75% раствора с избытком 18%, степень превращения - 96%; воздушносухой оксид марганца содержит 6% примесей, влажность - 9%, берется с избытком 23%; степень превращения иодида калия = 0,88, содержание в нем примесей - 2%.

26. Составить материальный баланс получения йода

NaIO₃ + 3SO₂ + 3H₂O ® NaI + 3H₂SO₄

4NaI + 2CuSO₄ ® 2CuI₂ + I₂ + 2Na₂SO₄

если известно, что сульфат меди поступает в виде 84% раствора с избытком 18%, степень превращения - 96%; воздушносухой NaIO₃ содержит 2% примесей, влажность - 6%, степень превращения-92%; диоксид серы содержит 8% примесей, берется с 20% избытком; вода также берется с 15% избытком от стехиометрически необходимого количества.

27.Составить материальный баланс получения цинка из сфалерита (цинковой обманки)

2ZnS + 3O₂ ® 2ZnO + 3SO₂

ZnO + CO ® Zn + CO₂

если известно, что воздух (содержание кислорода 21% масс, остальное - азот) подается с избытком 22%; воздушносухой сфалерит содержит 84% основного вещества, влажность - 6%, степень превращения=86%; оксид углерода содержит 6% примесей, берется с 15% избытком от стехиометрически необходимого количества. Расход кислорода на побочные реакции не учитывать.

28. Составить материальный баланс очистки нефтепродуктов, содержащих 3,4% H₂S до содержания H₂S = 0,3% при помощи 1 т. смеси веществ, содержащей 16% этаноламина, 41% фенолята натрия и K₃PO₄ по реакциям: 2NH₂CH₂CH₂OH+H₂S=(CH₂CH₂OHNH₃)₂S

C₆H₅ONa+H₂S=C₆H₅OH+NaHS K₃PO₄+H₂S=K₂HPO₄+KHS

считать, что реакции протекают полностью.

29. Составить материальный баланс производства HNO₃ из 1000 м³ NH₃ (содержание примесей -8%, степень превращения - 48%) по реакциям:

4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O

2N0+O₂=2NO₂

4NО₂+O+2Н₂О=4НNO₃

для окисления используется кислород воздуха, избыток - 24%.

(состав воздуха: кислород -21%, азот - 79%)

30. Составить материальный баланс производства H₂SO₄ по реакциям:

S+O₂=SO₂

2S0₂+O₂=2SO₃

SО₃+Н₂О=Н₂SO₄

окисление проводят кислородом воздуха (21% кислорода), избыток которого составляет 36%, избыток воды - 33%, содержание примесей в воздушносухой сере - 12%, влажность - 4%, степень превращения -94%.

31. Составить материальный баланс производства суперфосфата, если известно, что воздушносухой аппатитовый концентрат содержит 46% основного вещества, степени превращения Ca₅F(PO₄)₃ по реакции - 86%, поступает с влажностью 12%; фосфорная кислота концентрацией 92% берется с 18% избытком

Ca₅F(PO₄)₃+7H₃PO₄+5H₂O=5{Ca(H₂PO₄)₂×H₂O}+HF

32. Составить материальный баланс процесса получения хлорида хромила по реакции:

K₂Cr₂O₇ + 4KCl + 3 H₂SO₄ ® 2CrO₂Cl₂­ + 3K₂SO₄ + 3H₂O

если K₂Cr₂O₇ содержит 12% примесей, степень его превращения 86%; KCl содержит 6% примесей и используется в виде 85% раствора; H₂SO₄ 73% концентрации берется с 25% избытком.

33. Составить материальный баланс процесса получения Na₂CrO₄ по реакции:

Cr₂O₃ + 2Na₂CO₃ + 3KNO₃ ® 2Na₂CrO₄ + 3KNO₂ + CO₂­

если Cr₂O₃ содержит 6% примесей, степень его превращения 64%; Na₂CO₃ используется в виде 94% раствора и берется с 40% избытком; KNO₃ содержит 12,5% примесей и используется в виде раствора 67% концентрации.

34. Составить материальный баланс процесса получения дисульфатпероксотитановой кислоты по реакции:

TiOSO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ ® H₂[TiO₂(SO₄)₂] + H₂O

если TiOSO₄ содержит 16% примесей, степень его превращения 76%; H₂O₂ используется в виде 96% раствора; H₂SO₄ используется в виде раствора 68% концентрации и берется с 60% избытком.

35. Составить материальный баланс процесса получения теллуровой кислоты по реакции:

3H₂TeO₃ + 2H₂CrO₄ + 4H₂O ® Cr₂O₃ + 3H₆TeO₃

если техническая теллуристая кислота H₂TeO₃ содержит 3% примесей, степень её превращения 65% и используется в виде 46% раствора; H₂CrO₄ используется в виде раствора 84% концентрации и берется с 40% избытком.

36. Составить материальный баланс процесса получения H₃[AlF₆]

Al₂O₃ + 12HF ® 2H₃[AlF₆] + 3 H₂O

2H₃[AlF₆] + 3Na₂CO₃ ® 2Na₃AlF₆ + 3H₂O + CO₂

если известно, что содержание оксида алюминия в сырье 56%, степень превращения 69%; плавиковая кислота HF концентрацией 76% берется с 15% избытком; карбонат натрия содержит 8% примесей, используется в виде раствора 60% концентрации с избытком 25%.

37. Составить материальный баланс процесса получения гидрида алюминия:

4LiH + AlCl₃ ® LiAlH₄ + 3LiCl

3LiAlH₄ + AlCl₃ ® 4AlH₃ + 3LiCl

если известно, что гидрид лития содержит 2% примесей, степень превращения 56%; хлорид алюминия содержит 12% примесей, берется с 65% избытком, процесс проводят при температуре 560⁰С.

38. Составить материальный баланс процесса карбоната калия формиатным способом:

K₂SO₄ + Ca(OH)₂ + 2CO ® 2HCOOK + CaSO₄

2HCOOK + O₂ ® K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

если известно, что содержание примесей в техническом сульфате калия 13%, степень превращения 69%; гашеная известь используется в виде 35% раствора, берется с 20% избытком; для окисления формиата калия используется воздух (содержание кислорода 21% масс.) с избытком 15% от стехиометрически необходимого количества.

39. Составить материальный баланс процесса получения H₃[AlF₆]

Al₂O₃ + 12HF ® 2H₃[AlF₆] + 3 H₂O

2H₃[AlF₆] + 3Na₂CO₃ ® 2Na₃AlF₆ + 3H₂O + CO₂

если известно, что содержание оксида алюминия в сырье 56%, степень превращения 69%; плавиковая кислота HF концентрацией 76% берется с 15% избытком; карбонат натрия содержит 8% примесей, используется в виде раствора 60% концентрации с избытком 25%.

40. Составить материальный баланс производства метанола из 1000 м³ смеси СО и СО₂ в соотношении 3:1 по реакциям :

СО+2Н₂ ®СН₃ОН (1),

СО₂+3Н₂®СН₃ОН+Н₂О (2),

Степень превращения СО = 62%; степень превращения СО₂ = 93%; водород берется с 25% избытком от стехиометрически необходимого количества.

 

Литература

 

1. Основы химической технологии/Под ред. И.П. Мухленова.-М.: Высшая школа, 1991 г. – 463 с.

2. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П.Мухленова. - М.: Химия, 1982 г. – 304 с.

3. Аранская О.С. Сборник задач и упражнений по химической технологии.-Минск: Университетское издание, 1989 г. – 311 с.

4. Гарф В.Е., Пакшвер А.Б. Технические расчеты в производстве химических волокон.-М.: Химия, 1978 г. – 256 с.

5. Бесков С.Д. Технохимические расчеты. – М.: Высшая школа, 1966. – 520 с.

 

 

ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ