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 =670C, P = 19,4 кПа, Рраб. = 25 Па (Т =298 К), tок = 4000С.
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·(67+273)19,4·103·1·10-3=72,9 г/моль
2. Вещество твердое. Это вещество – диметилформамид
3. Структурная формула вещества:
4. Находим объем пара при н.у.:
Vo=P1V1·T0P0·T1=19,4·1·273101,325·(67+273)=0,154 л
5. Плотность пара при н.у.:
ρ = m/V =0,5/0,154 =3,252 г/л = 3,252 кг/м3
6. Мольно-объемная концентрациею диметилформамида в воздухе:
В воздухе над реактором парциальное давление вещества А при температуре Рраб = 25 Па при 250С:
C =PRT=258,314·298=0,010мольм3=10,0ммольм3
С = 10,0·73 = 730, мг/м3
ПДК диметилформамида в воздухе – 10 мг/м3 или 137 мкмоль/м3, ПДКвод = 10,0 мг/л
Таким образом, концентрация диметилформамида в воздухе превышает ПДК в 73 раза, поэтому вентиляционные газы нужно очистить от испаряющихся из реактора веществ
.
7. В реактор загружено вещество: диметилформамид (далее вещество А)
- молярная масса вещества 73 г/моль:
- концентрация паров вещества в вентиляционных газах 10 ммоль/м3;
- ПДК 10 мг/м3 или 137 мкмоль/м3.
8. Уравнение реакции сгорания вещества А:
С3Н7NO + 4,25О2 = 3СО2 + 3,5Н2О + 0,5N2
Для расчёта изменения энтальпии и энтропии реакции при стандартных условиях воспользуемся следствием из закона Гесса:
∆H0298= 3,5∆H0f,298(H2O)+ 3∆H0f,298(CO2) +0,5∆H0f,298(N2) -4,25∆H0f,298(O2)- ∆H0f,298(С3Н7NO) = 3,5(-242)+3(-394)+0,5·0 -4,25·0-(-270) = -1759 кДж/моль
∆S0298 = 3,5∆S0298(H2O) + 3∆S0298(CO2) + 0,5∆S0298(N2) - 4,25∆S0298(O2) - ∆S0298(С3Н7NO) = 3,5·189+3·214 +0,5·192 -4,25·205-240 = 288,25 Дж/моль·К
Аналогично находим изменение стандартной теплоемкости веществ:
∆Срср = 3,5∆Срср(H2O)+ 3∆Срср (CO2) +0,5∆Срср (N2)-4,25∆Срср(O2) - ∆Срср(С3Н7NO) = 3,5·36+3·45 + 0,5·30 -4,25·31-140 = 4,25 Дж/моль·К
Для расчёта изменения энтальпии при температуре окисления - 400 оС или 673 К воспользуемся уравнением:
∆H0673 = ∆H0298 +∆Cpcp(T-298) = -1759000 +4,25(673-298) = -1757406 Дж/моль
= -1757,406 кДж/моль
Для расчета изменения энтропии, воспользуемся уравнением:
∆S0798 = ∆S0298 +∆Cpcpln(T/298) = 288,25 +4,25·ln(673/298) = 267,9 Дж/моль·К
Таблица 1
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
