Установите природу вещества, содержащегося в реакторе, если навеску этого вещества m = 0,5 г при температуре t oC спарили в объем V = 1 л при давлении Р. Обратите внимание, что Р выражено в килопаскалях.
Вычислите молекулярную массу вещества.
Химический состав вещества определите по молекулярной массе и плотности жидкости. Напишите структурную формулу выбранного вещества.
Свой вывод сравните с приведенной формулой вещества А в табл. 6.3.
t =900C, P = 25,2 кПа, Рраб. = 190 Па (Т =298 К), d* =0,78 г/см3 tок = 4200С.
4. Приведите объем пара в п. 3 к нормальным условия.
5. Определите плотность пара при н.у.
6. В воздухе над реактором парциальное давление вещества А при температуре 250С равно Рраб. Рассчитайте мольно-объемную концентрацию вещества А в воздухе и сравните ее с ПДК в воздухе, сделайте взвод о необходимости очистки вентиляционных газов от испаряющегося из реактора вещества.
7. Представьте результаты в виде.
8. В вентиляционные выбросы попадает вещество А. Очистку выбросов от вещества А осуществляют каталитическим окислением его кислородом воздуха при температуре tок. Напишите уравнения реакции.
9. На основании значений энтальпий образования веществ Н0298 определите тепловой эффект реакции окисления Н0298 и Н0т с учетом агрегатного состояния всех участников реакции при температутре t.
10. Рассчитайте стандартное химическое сродство для изучаемой реакции окисления при температуре 298 К и Т К.
11. Результаты вычислений внесите в таблицу.
Решение
1. Молярная масса вещества:
М= mRTPV=0,5·8,314·(90+273)25,2·103·1·10-3=60,0 г/моль
2. Вещество жидкость. По молярной массе и плотности жидкости определяем, что это вещество – изопропиловый спирт.
3. Структурная формула вещества:
4. Находим объем пара при н.у.:
Vo=P1V1·T0P0·T1=25,2·1·273101,325·(90+273)=0,187 л
5. Плотность пара при н.у.:
ρ = m/V = 0,5/0,187 =2,673 г/л = 2,673 кг/м3
6. Мольно-объемная концентрациею вещества А в воздухе:
В воздухе над реактором парциальное давление вещества А при температуре Рраб = 190 Па при 250С:
C =PRT=1908,314·298=0,0767мольм3=76,7ммольм3
С = 76,7·60 = 4602 мг/м3
ПДК изопропилового спирта в воздухе – 10 мг/м3 или 167 мкмоль/м3, ПДКвод = 0,25 мг/л
.
Таким образом, концентрация изопропилового спирта в воздухе превышает ПДК в 46,02 раза, поэтому вентиляционные газы нужно очистить от испаряющихся из реактора веществ.
7. В реактор загружено вещество: изопропиловый спирт (далее вещество А)
- молярная масса вещества 60 г/моль:
- концентрация паров вещества в вентиляционных газах 76,7 ммоль/м3;
- ПДК 10 мг/м3 или 167 мкмоль/м3.
8. Уравнение реакции сгорания вещества А:
С3Н8О + 9/2О2 = 3СО2 + 4Н2О
Для расчёта изменения энтальпии и энтропии реакции при стандартных условиях воспользуемся следствием из закона Гесса:
∆H0298=4∆H0f,298(H2O)+ 3∆H0f,298(CO2) -9/2∆H0f,298(O2)-∆H0f,298(С3Н8О) =
= 4(-242)+3(-394 -9/2·0-(-275) = -1875 кДж/моль
∆S0298 = 4∆S0298(H2O)+3∆S0298(CO2) -9/2∆S0298(O2) - ∆S0298(С3Н8О) = 4·189+3·214 -9/2·205-306 = 169,5 Дж/моль·К
Аналогично находим изменение стандартной теплоемкости веществ:
∆Срср = 4∆Срср(H2O)+ 3∆Срср (CO2)-9/2∆Срср (O2)-∆Срср (С3Н8О) = 4·36+3·45 -9/2·31-164 = -24,5 Дж/моль·К
Для расчёта изменения энтальпии при температуре окисления - 420 оС или 693 К воспользуемся уравнением:
∆H0693 = ∆H0298 +∆Cpcp(T-298) = -1875000 -24,5(693-298) = -1884678 Дж/моль =
= -1884,7 кДж/моль
Для расчета изменения энтропии, воспользуемся уравнением:
∆S0798 = ∆S0298 +∆Cpcpln(T/298) = 169,5 -24,5·ln(693/298) = 148,82 Дж/моль·К
Таблица 1
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
