Obliczenia w Chemii technicznej
Procesy spalania
Oblicz współczynnik nadmiaru powietrza n, jeśli skład spalin (obj.) wynosi: CO2 - 14%, O2 - 6% i N2 - 80% (spalanie zupełne).
Oblicz współczynnik nadmiaru powietrza, jeśli spalamy gaz generatorowy o składzie (% obj.) CO - 28%, H2 - 5%, CO2 - 7%, N2 - 60%, a analiza spalin wykazała zawartość: CO2 - 20,2%, O2 - 1,9%, N2 - 77,9%.
Oblicz współczynnik nadmiaru powietrza, jeśli spalamy gaz mieszany o składzie H2 - 35%, CO - 40%, CO2 - 5%, N2 - 20% a spaliny zawierają: N2 - 77,5%, CO2 - 18,9%, CO - 1,8%, O2 - 1,8%.
Oblicz spalanie 1 kg paliwa (węgiel) o składzie: C - 75%, H2 - 4,0%, S - 0,4%, O2 - 3,6% N2 - 2,0%, H2O - 10%, popiół - 5,0% przy n= 1,0 i n = 1,4.
Oblicz zapotrzebowanie powietrza Vpow w Nm3 na kg węgla (skład paliwa jak w zad.3). Obliczenia przeprowadzić dla spalin z dwiema różnymi ilościami powietrza n = 1,0 i n = 1,4.
Oblicz objętość spalin Vs wilgotnych (w Nm3) uzyskanych ze palenia 1 kg węgla o składzie podanym w zad. 3 przy n= 1,0 i n = 1,4.
Oblicz ciężar gazów spalinowych Gs (wilgotnych) na 1 kg paliwa (o składzie podanym w zad. 3) przy n = 1,0 oraz n = 1,4.
Obliczyć wartość opałową Qo górnośląskiego węgla kamiennego o składzie: 76% C, 4,9% H2, 9% O2, 1,5% N2, 1% S, 4,2% H2O, 3,4% popiołu.
Obliczyć wartość opałową gazu o składzie (% obj.): 50% H2, 5% C2H4, 20% CH4, 15% CO, 5% CO2, 5% N2, jeśli ciepła spalania jego składników wynoszą:
H2 3050 kcal/m3 C2H4 15 290 kcal/m3
CH4 9520 kcal/m3 CO 3020 kcal/m3
Obliczenia w Chemii technicznej
Termochemia
Wiadomości teoretyczne:
Ciepło właściwe i molowe. Prawo Dulonga i Petita. Ciepło przemian fazowych substancji. Prawo Hessa. Ciepło tworzenia i spalania.
(1 cal = 4,186 J; 1 atm = 101325 Pa; 1 mm Hg = 133,322 Pa = 1 Tr)
Zadania (obliczenia wykonać w układzie SI):
Ciepło molowe azotanu V potasowego w temperaturze 298 K wynosi 22,2 cal/(mol K). Obliczyć ciepło właściwe azotanu V potasowego w temperaturze 298 K.
Ciepło właściwe tlenku węgla w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 1 atm wynosi 0,25 cal/(g K). Obliczyć ciepło molowe tlenku węgla w temperaturze 298 K i w stałej objętości.
Na ogrzanie kawałka glinu o masie 100 g od temperatury 290 do 350 K należy dostarczyć 1332 cal ciepła. Obliczyć średnie ciepło molowe (atomowe) glinu w Tm przedziale temperatur.
Ciepło właściwe kadmu wynosi 0,055 cal/(g K) temperaturze pokojowej. Obliczyć dokładną masę atomową kadmu wiedząc, że tlenek kadmu zawiera 12,46% tlenu.
Spalając wodór wyparty z kwasu przez 5,02 g żelaza otrzymano 1,619 g wody. Obliczyć dokładną masą atomową żelaza wiedząc, że ciepło właściwe tego metalu wynosi 0,11 cal/(g K) w temperaturze pokojowej.
Obliczyć całkowitą ilość ciepła potrzebną do przekształcenia 19,52 g indu stałego o temperaturze 293 K w 19,52 g ciekłego indu o temperaturze 443 K wiedząc, że pod stałym ciśnieniem średnie ciepła molowe indu stałego i indu ciekłego wynoszą odpowiednio 6,7 i 7,5 cal/(mol K), temperatura topnienia indu jest równa 430 K, a ciepło topnienia indu w temperaturze topnienia pod ciśnieniem 1 atm równa się - 780 cal/mol.
Obliczyć ilość ciepła potrzebną do pełnego przekształcenia 5 mol wody ciekłej o temperaturze 18oC w parę wodną o temperaturze 100oC wiedząc, że średnie ciepła molowe wody w tym przedziale temperatur wynosi 18 cal/mol K, a ciepło parowania wody w temperaturze wrzenia pod ciśnieniem 1 atm wynosi - 9,82 Kcal/mol. Założyć, że bardzo szybko ogrzewano wodę i wskutek tego utworzyło się znikomo mało pary wodnej przed osiągnięciem temperatury 100oC.
Obliczyć ciepło tworzenia azotku III magnezu wiedząc, że podczas powstawania tego związku z 60,77 g magnezu w środowisku azotu gazowego wydziela się 137,9 Kcal ciepła w temperaturze 298,16 K i pod ciśnieniem 1 atm.
Obliczyć ciepło reakcji:
N2(g) + O2(g) = 2 NO(g)
w warunkach standardowych i ciepło tworzenia tlenku azotu NO wiedząc, że ciepło reakcji:
NO(g) + ½ O2(g) = NO2(g)
wynosi +13,5 Kcal w temperaturze 298,16 K i pod ciśnieniem 1 atm, a ciepło tworzenia dwutlenku azotu równa się -8,1 Kcal/mol.
Obliczyć ciepło tworzenia acetylenu wiedząc, że jego ciepło spalania wynosi 310,62 Kcal/mol w warunkach standardowych; ciepło tworzenia dwutlenku węgla jest równe 94,05 Kcal/mol i ciepło tworzenia wody ciekłej równa się 68,32 Kcal/mol.
Obliczyć ciepło reakcji spalania 10 dm3 metanu odmierzonego w warunkach standardowych wiedząc, że ciepło tworzenia dwutlenku węgla wynosi 94,05 Kcal/mol, ciepło tworzenia wody ciekłej równa się 68,32 Kcal/mol i ciepło tworzenia metanu jest równe 17,89 Kcal/mol.