Оцените молярное соотношение и общую массу диоксида серы и оксида азота, поступающих в атмосферу в течение суток с выбросами тепловой электростанции, работающей на угле. Содержание серы в угле равно % (мас.). В сутки на станции сжигается т тыс. т угля. Концентрация оксида азота в газовых выбросах составляет млн-1. Для сжигания угля используется стехиометрически необходимое количество воздуха. В расчетах принять, что уголь состоит из углерода и содержит в качестве примеси только серу.
Исходные данные:
вариант 15
(S) % (мас.) 2,6
т(угля) тыс. т 8,2
(NO), млн-1 100
Ответ
с отходящими газами тепловой станции в сутки в атмосферу поступает 426,24 т диоксида серы и 9,57 т оксида азота; молярное соотношение диоксида серы и оксида азота равно 20,88.
Решение
Диоксид серы в выбросах отходящих газов при сжигании топлива появляется в результате окисления соединений серы, присутствующих в исходном топливе. Процесс может быть представлен уравнением:
S + O2 = SO2
Количество серы, сжигаемое на станции за сутки, составит:
m (S) = m(угля) ∙α (S) = 8200 ∙ 0,026 = 213,2 (т / сут),
где m(S) и m (угля) - массы серы и угля, сжигаемого на станции за сутки;
α (S) – массовая доля серы в угле.
Количество молей диоксида серы, образующейся в результате сгорания угля, равно количеству молей серы, содержащейся в угле:
n(SO2) = n(S) = m(S)/ M(S), где M(S) – молярная масса серы, г/моль.
n(SO2) = 213,2∙ 106/ 32 = 6, 66 ∙ 106 (моль/ сут).
Для вычисления количества молей оксида азота, образующегося в процессе горения угля, необходимо найти общее количество молей газов, содержащихся в отходящих продуктах (n общ)
. Количество молей оксида азота определяется количеством молей азота, содержащегося в воздухе, необходимом для окисления углерода и серы из угля, n(N2), количеством молей диоксида углерода, образующегося при горении углерода, - n (CO2) и количеством молей образующегося диоксида серы – n (SO2):
n общ = n (N2) + n (CO2) + n (SO2)
Процесс окисления углерода может быть представлен уравнением:
С + О2 = СО2
В сутки на станции сжигается 8200 т угля, в которых содержится 213,2 т серы и 8200 – 213,2 = 7986,8 т углерода. Количество молей углерода, сжигаемого в сутки на станции:
n(C) = m (C) / M (C) = 7986,8 ∙ 106 / 12 = 6,66 ∙ 108 (моль/сут).
На каждый моль углерода образуется моль диоксида углерода и расходуется один моль кислорода из воздуха:
n (CO2) = n (C) = 6,66 ∙ 108 (моль/сут).
Общее количество молей кислорода, необходимое для окисления серы и углерода, содержащегося в угле:
n (O2) = n (O2 на окисление углерода) + n (O2 на окисление серы) = = 6, 66 ∙ 106 + 6,66 ∙ 108 = 6,73 ∙ 108(моль/сут).
В процессе сжигания угля используется воздух, кислород из которого будет полностью израсходован на окисление углерода и серы, в отходящих газах останется лишь азот
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
