Chemie cvičení 3 Soustavy s chemickou reakcí

Transkript

1 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí A. Reačí ietia 3/ eatou obíhá eae A + B C. oetae láty A a vstuu do eatou je,3 mol/l a láty B, mol/l. Ja se změí eačí yhlost, zvýšíme li oetai láty B a,6 mol/l a oetai láty A a, mol/l. ýslede: / Řešeí: Předolad: Telota stejá v obou říadeh tj. T T *.. Reačí yhlosti. A. B *. A*. B*. Pomě yhlostíh ostat Předolad: stejá telota v obou říadeh, tj. T T * * * / 3. Pomě eačíh yhlostí * A* A B* B * A* A B* B * A* *,,6 B 43 A B,3, 3/ ýoba sytetiého metaolu obíhá dle ovie CO + H CH 3 OH. Ja se změí eačí yhlost, zvětší li se oetae vstuíh láte dvaát (za ředoladu, že eae obíhá v obou říadeh ři ostatí telotě). ýslede: / 8 Řešeí: Předolad: Telota stejá v obou říadeh tj. T T *.. Reačí yhlosti. H. CO * H * H CO* CO * H * H *. H*. CO* CO* CO. Pomě yhlostíh ostat Předolad: stejá telota v obou říadeh, tj. T T * * * / 3. Pomě oetaí H* / H CO* / CO Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí.

2 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 4. ýočet oměu eačíh yhlostí * H * CO* * H * CO* 8 H CO H CO 3/3 Oxidae oxidu siřičitého a oxid síový ři výobě yseliy síové obíhá odle eae SO + O SO 3. Ja se změí yhlost eae, za jia stejýh odmíe (tj. stejá látová možství a teloty v obou říadeh), zmeší-li se objem lyé směsi třiát? ýslede: / 7 Řešeí: Předolad: Telota stejá v obou říadeh tj. T T *.. Reačí yhlosti. SO. O *. SO*. O* * SO* SO O* O * SO* SO O* O. Pomě yhlostíh ostat Předolad: stejá telota v obou říadeh, tj. T T * * * / 3. Pomě oetaí SO SO* SO* * SO* SO SO SO SO SO * vzhledem : SO* SO SO* a * (/3). tedy SO * * SO* 3 3 SO SO SO * 4. Pomě oetaí O O O O* O O* * O O* O * Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí.

3 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT vzhledem : O* O O* a * (/3). tedy O * * O* ýočet oměu eačíh yhlostí O O O * SO* O* SO O 3/4 lyé směsi hlou a vodíu obíhá ři T ost. eae dle ovie H + Cl HCl. Ja se změí eačí yhlost, za jia stejýh odmíe (stejá látová možství a teloty v obou říadeh), zvýší - li se tla třiát. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede: / 9 Řešeí: Předolad: Telota stejá v obou říadeh tj. T T *. Ideálí hováí lyé směsi. *. Reačí yhlosti. H. Cl * H * H Cl * Cl * H * H *. H*. Cl* Cl * Cl. Pomě yhlostíh ostat Předolad: stejá telota v obou říadeh, tj. T T * * * / 3. liv změy tlau a objem Předolad: Telota stejá v obou říadeh tj. T T * isotemiý děj. ost... a / 3 tedy: es Pomě oetaí H H * H H H * * H * H H H * vzhledem : H * H H* a * (/3). tedy H * * H * 3 3 H H H * Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 3

4 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 5. Pomě oetaí Cl Cl Cl Cl* Cl Cl* * Cl Cl* Cl vzhledem : Cl* H H* a * (/3). tedy Cl * * Cl* 3 3 Cl Cl Cl * 6. ýočet oměu eačíh yhlostí * H * Cl* * H * * Cl 33 9 H Cl H Cl 3/5 Oxidae oxidu dusatého a oxid dusičitý ři výobě yseliy dusičé obíhá odle eae NO + O NO. Po ustaveí ovováhy měla směs toto složeí: 3,8 % obj. NO, 6, % obj. O a 5 % obj. NO. Tla lyé směsi,5 MPa, telota směsi 45 C, objem směsi 5 m 3. yočítejte ovovážé ostaty,,. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede:,985 Pa -, 35,89 mol -, 79,4 m 3.mol - Řešeí:. Molové složeí ovovážé směsi Ideálí hováí v i i 3,8 % mol. NO, 6, % mol. O a 5 % mol. NO.. Rovovážá ostata. Paiálí tlay NO NO NO., Pa O O O., Pa NO NO NO., Pa *. Rovovážá ostata NO NO O 55, Pa 3. Rovovážá ostata 3.. Látové možství elové.. R. T 5 5, 458 mol R T 8,34 73,5 3. Látová možství jedotlivýh slože NO NO NO.,38.,458,6 mol O O.,6.,458,3638 mol O Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 4

5 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT NO NO NO.,5.,458,6736 mol 3.3 Rovovážá ostata Z defiie: z defiie NO NO ebo řeočtem z O NO NO O i,6 35,89,3638,6736 mol Přeočtem: ϕ Σϕ i (-) + (-) + (+),985 35,89 ϕ 5 mol,458 i ϕ 4. Rovovážá ostata 4. Molově objemové oetae jedotlivýh slože v i i Z defiie ebo z defiie aiálího tlau i. i. R. T NO v NO 55 3 NO,44 mol. m RT 8,34 73,5 O v O 64 3 O,78 mol. m RT 8,34 73,5 NO v NO 8 3 NO,347 mol. m RT 8,34 73,5 v i i RT 4. Rovovážá ostata Z defiie: z defiie NO NO O NO NO O ebo řeočtem z :.(RT) ϕ,44 m 79,4,78,347 mol Přeočtem: ϕ Σϕ i (-) + (-) + (+),985 79, 466 ϕ RT 8,3473,5 Poz. Difeee mezi výsledy zůsobea zaoouhlováím. ( ) ( ) mol 3/6 Sytéza čavu obíhá odle ovie N + 3H NH 3 ři telotě 4 o C a tlau Pa. Po ustaoveí ovováhy směs obsahovala:,44 % obj. vzilého čavu, 4,89 % obj. N a 74,67 % obj. H. yočtěte ovovážou ostatu. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede:, Pa m 3 3 Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 5

6 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 3/7 Chloid fosfoečý disoiuje ři zahříváí odle ovie PCl 5 PCl 3 + Cl. Při daé telotě se v ádobě o objemu l z ůvodího možství dvou molů PCl 5 ozložilo,5 molu. yočítejte ovovážou ostatu o tuto telotu. ýslede:,45 mol/l Řešeí:. Možství odutů disoiae - látová bilae ozladu Zadáí: PCl5 mol, ( PCl5 - PCl5 ),5 mol PCl5,5 mol PCl3 mol, Cl mol Stueň ůběhu eae: Možství odutů disoiae ξ ϕ PCl5 PCl5, 5 PCl5,5 ( ) mol PCl3 ξ.ϕ PCl3 + PCl3,5.(+) +,5 mol Cl ξ.ϕ Cl + Cl,5.(+) +,5 mol. oetae slože v ovováze PCl 5 PCl5,5 mol PCl 3 Cl PCl3,5 mol Cl,5 mol PCl5 PCl3 Cl PCl 5, mol 5 5, mol. l l PCl 5, mol 3 5, mol. l l Cl 5, mol 5, mol. l l 3. Rovovážá ostata PCl3 Cl,5,5,45 mol / l,5 PCl5 3/8 Jodovodí HI se vyábí z jodu a vodíu a latiovém atalyzátou dle ovie H + I HI. Rovováha eae se ustavila ři těhto oetaíh: H,5 mol.l -, I,5 mol.l -, HI,9 mol.l -. Jaá je ovovážá ostata? Jaé byly výhozí oetae jódu a vodíu, obíhala li eae ři ostatím objemu (izohoiy)? ýslede: 64,8, I,5 mol/l, H,7 mol/l Řešeí:. oetae - zadáí Začáte eae oe eae, tj. o dosažeí ovováhy: jod I? I,5 mol/l vodí H? H,5 mol/l jodovodí HI mol/l HI,9 mol/l Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 6

7 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT. Rovovážá ostata H HI I,9 64,8,5,5 3. Látová možství o dosažeí ovováhy, tj. o eai látová bilae jod I ξ.ϕ I + I vodí H ξ.ϕ H + H jodovodí HI ξ.ϕ HI + HI Za ostatího objemu, tj. lze sát: jod I ξ ϕ I ξ ϕ I I + tj. I + I vodí H ξ ϕ H H + ξ ϕ H tj. H + jodovodí HI ξ ϕ HI ξ ϕ HI HI + tj. HI + 3. ýočet součiitele ůběhu eae z jodovodíu ξ ϕ HI ξ,9 HI + HI HI HI,45 mol. l ν ( + ) HI H 4. ýhozí oetae výočet jod ξ ϕ I I I,5,45 ( ),5 mol. l vodí ξ ϕ H H H,5,45( ),7 mol. l 3/9 Oxidae oxidu siřičitého a oxid síový ři výobě yseliy síové obíhá odle eae SO + O SO 3. Jaé bude složeí (mol.%) a výstuu z oxidačího eatou ři telotě 45 C a tlau, MPa? Složeí směsi vstuujíí do eatou: 7 % obj. SO, % obj. O a 8 % obj. N. Předoládejte, že směs a výstuu bude mít ovovážé složeí. Rovovážá ostata za těhto odmíe 88,6 Pa - (Poz. staovea temodyamiy výočtem z voloetalié bilae). Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede: SO3 7,64%, SO,83 %, O 7,856 %, N 84,897 % Návod: ýočet složeí Při výočtu je otřeba látové možství a začátu. Možství lze zvolit, eboť volba emá vliv a výslede. Řešeí: yjádřeí omoí jedié oměé součiitele ozsahu eae ξ výočet ξ výočet ovovážého složeí HI Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 7

8 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT. Rovovážá ostata I. SO SO 3 O ( ( SO3 SO ) ) O SO3 SO O. olba záladu výočtu ýočet vyžaduje zalost látového možství a vstuu do eatou. Možo zvolit, vzhledem tomu, že volba emá vliv a výslede. Zálad výočtu: elové látové možství a vstuu do eatou: směs mol 3. Začáte eae: ýočet složeí oetae i (-) Látové možství: oxid siřičitý SO,7 SO CO. směs 7 mol yslí O, O O. směs mol oxid síový SO3 SO3 SO3. směs mol dusí N,8 N N. směs 8 mol 4. Látová možství o dosažeí ovováhy, tj. o eai látová bilae oxid siřičitý SO ξ.ϕ SO + SO ξ.( ) + 7 yslí O ξ.ϕ O + O ξ.( ) + oxid síový SO3 ξ.ϕ SO3 + SO3 ξ.(+) + dusí N ξ.ϕ N + N ξ.(+) + 8 Součet Σ i ξ.( ) + ξ 5. oetae o dosažeí ovováhy, tj. o eai vyjádřeí omoí ξ oxid siřičitý SO ξ ( ) + 7 SO ξ yslí O ξ ( ) + O ξ oxid síový SO3 ξ ( + ) + SO 3 ξ dusí N ξ ( + ) + 8 N ξ 6. ýočet součiitele ůběhu eae o úavě: SO SO3 O SO3 SO O ξ ξ 7 ξ ξ ξ ξ 88,6 4ξ ( ξ) 88,6 řešeím (ař. v EXCELu): ξ 3,44 mol (7 ξ ) ( ξ) Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 8

9 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 6. oetae o dosažeí ovováhy, tj. o eai výočet oxid siřičitý SO ξ ( ) + 7 3,44 ( ) SO,83 ξ 3,44 yslí O ξ ( ) + 3,44 ( ) + O,7856 ξ 3,44 oxid síový SO3 ξ ( + ) + 3,44 ( + ) + SO 3,764 ξ 3,44 dusí N ξ ( + ) + 8 3,44 ( + ) + 8 N,84897 ξ 3,44 3/ Po výobu yseliy síové H SO 4 je třeba oxidu síového SO 3, teý se zísává oxidaí oxidu siřičitého SO odle eae SO + O SO 3 vzilého salováím síy. oli tu SO 3 se zísá a oli tu yslíu O zeaguje ři zaováí 5 t oxidu siřičitého SO, je li oveze SO 97 %? Molové hmotosti: M SO 64 g.mol -, M O 3 g.mol -, M SO3 8 g.mol - ýslede: m SO3 8,87 t ; m O 3,637 t Řešeí:. Reačí soustava.. Složy: SO, O, SO 3.. Bilačí ovie oxid siřičitý SO ξ.ϕ SO + SO yslí O ξ.ϕ O + O oxid síový SO3 ξ.ϕ SO3 + SO3. Paamety eačího systému ýočtové ředolady: oveze oxidu siřičitého X SO,97 Staoveí sotřeby yslíu a výstuu žádý yslí O mol Suoviy - ouze oxid siřičitý a yslí SO3 mol 3. Látové možství oxidu siřičitého a vstuu do eatou: SO m SO/M SO 5. 3 /64 34,375 mol 4. Součiitel ůběhu děje X SO ξ ϕ SO SO,97 34,375 3,67 mol ( ) 5. ýočet látového možství slože z bilačíh ovi oxid siřičitý SO ξ.ϕ SO + SO 3,67.( ) + 34,375 7,3 mol yslí O O ξ.ϕ O 3,67.( ) 3,67 mol oxid síový SO3 ξ.ϕ SO3 + SO3 3,67.(+) + 7,344 mol Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 9

10 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT Hmotost slože - řeočet: oxid siřičitý m SO M SO. SO 64. 7,3 45 g yslí m O M O. O 3. 3, ,5 g oxid síový m SO3 M SO3. SO3 8. 7, ,5 g 6. Látová a hmotostí bilae STUP ÝSTUP Složa i (mol) m i (g) i (mol) m i (g) SO 34, ,3 45 O 3, ,5 SO 3 7, ,5 Součet 348, ,5 34, ,5 Difeee m abs(výstu vstu) g. Bilae O. 3/ yčeaá lázeň z myčy lahví o hustotě 9,5 g.m -3 obsahuje % hmot. NaOH. Před vyuštěím do aalizae je uté NaOH zeutalizovat. Učete, oli g 96% hmot. yseliy síové je otřeba zeutalizováí 5m 3 vyčeaé lázě. Při eutalizai lze ředoládat, že NaOH zeaguje úlě (tj. oveze hydoxidu je X NaOH ). Neutalizae obíhá odle eae: H SO 4 + NaOH Na SO 4 + H O. Molové hmotosti: M NaOH 4 g/mol, M HSO4 98,8 g/mol, M NaSO4 4,54 g/mol, M HO 8, g/mol ýslede: m 96%HSO4 64,463 g Řešeí:. Reačí systém.. Složy: H SO 4, NaOH, Na SO 4, H O.. Bilačí ovie yselia síová HSO4 ξ.ϕ HSO4 + HSO4 hydoxid daselý NaOH ξ.ϕ NaOH + NaOH sía sodý NaSO4 ξ.ϕ NaSO4 + NaSO4 voda HO ξ.ϕ HO + HO. Hmotostí možství NaOH v lázi a řeočet a látové možství m NaOH ρ lázeň. lázeň. m NaOH 9,5. 5., 5,475 g NaOH m NaOH / M NaOH 5,475 / 4,69 mol 3. Paamety eačího systému ýočtové ředolady: NaOH zeaguje úlě výstu: NaOH mol es. X NaOH Neutalizujíí yselia H SO 4 zeaguje úlě výstu: HSO4 mol es. X HSO4 Možství Na SO 4 a H O vzilé eaí je a začátu ulové: vstu: NaSO4 mol, HO mol Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí.

11 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 4. Součiitel ůběhu děje ξ es. ξ NaOH X ϕ NaOH NaOH ϕ NaOH NaOH NaOH,69,6395 mol ( ),69,6395 mol ( ) 5. ýočet látového možství yseliy z bilačíh ovi HSO4 HSO4 ξ.ϕ HSO4,6395. ( l),6395 mol 6. Hmotost yseliy (% yseliy) m HSO4 M HSO4. HSO4 98,8.,6395 6,884 g 7. Hmotost oztou 96% hm. yseliy m 96% HSO4 m HSO4 / m HSO4 6,884 /,96 64,463 g 8. Látová a hmotostí bilae (ouze eačí systém) sía sodý voda NaSO4 ξ.ϕ NaSO4 + NaSO4,6395. (+) +,6395 mol HO ξ.ϕ HO + HO,6395. (+) +,69 mol STUP ÝSTUP Složa i (mol) m i (g) i (mol) m i (g) H SO 4,6395 6,884 NaOH,69 5,475 Na SO 4, ,69 H O,69,739 Součet,8985,359,8985,368 Difeee m abs(výstu vstu),9 g vlivem zaoouhlovaíh hyb ; vzhledem veliosti soustavy zaedbatelé (elativí hyba,8%). Bilae O. 3/ yočtěte eačí telo ři stadadíh odmíáh (stadadí eačí telo) eaí: a) NO (g) + O (g) NO (g) b) CH 4 (g) + H O (g) CO (g) + 4 H (g) ) CO (g) + H (g) CO + H O (g). Slučovaí tela ři 5 o C a,35 Pa: h sl NO 9,9 J/mol, h sl NO 33, J/mol, h sl CH4 74,8 J/mol, h sl HO 4 J/mol, h sl CO 393,8 J/mol, h sl CO,5 J/mol ýsledy: a) H 4,38 J/mol, b) H 65 J/mol ) H 98, J/mol, 3/3 Salováí metau obíhá odle eae CH 4 (g) + O (g) CO (g) + H O (g). yočtěte: a) eačí telo ři stadadíh odmíáh (tj. t 5 C,,35 Pa), b) eačí telo ři telotě 9 C, Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí.

12 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT ) teelý výo se uvolí ři dooalém sáleí Nm 3 /h methau CH 4 ři telotě 9 C. Při výočtu ředoládejte ideálí hováí lyu. Slučovaí tela a telotí závislosti měé teelé aaity v ozsahu telot 5-9 o C jsou uvedey v tabule. Složa M i h sl i a i + b i.t + i.t + d i.t 3 [ J.mol -. - ] [ g/mol] [ J.mol - ] a i b i i d i CH 4 6,43-74,8 9,5 5,3. -, ,3. -8 O 3,999 8,6-3,68. -6, , H O 8,5-4 3,43, , , CO 44, -393,8 9,795 73, ,6. -5, ýslede: H 83 J/mol, H T 8,38 J/mol, Q 994,4 W Řešeí:. Reačí telo ři stadadíh odmíáh H Σ ϕ i. h sl i H ϕ CH4. h sl CH4 + ϕ O. h sl O + ϕ CO. h sl CO + ϕ HO. h sl HO H ( ).( 74,8) + ( ). + (+).( 393,8) + (+).( 4) 83 J/mol < exotemiá. Reačí telo ři telotě T ihhoffova ovie H ϕ i i ϕ i ( ai + bi T + i T + di T T H A 3 sm Σ ϕ i. a i ; Asm + Bsm. T + Csm T + Dsm T T Itegae H T H + A sm.(t T ) + (/).B sm.(t T ) + (/3).C sm.(t 3 T 3 ) + (/4).D sm.(t 4 T 4 ).. Směsé ostaty A sm Σ ϕ i. a i 8,89 J/mol. B sm Σ ϕ i. b i,56. - J/mol. C sm Σ ϕ i. i -8,8. -5 J/mol. 3 D sm Σ ϕ i. d i 4, J/mol. 4. Reačí telo ři telotě T T 5 C 98,5 H T H + A sm.(t-t ) + (/).B sm.(t T ) + (/3).C sm.(t 3 T 3 ) + (/4).D sm.(t 4 T 4 ) H T 8,38 J/mol 3. Teelý výo ři sáleí Nm 3 /h methau 3. Látové možství metau omálí odmíy: t C,,35 Pa RT,35 & CH 4 4,468 mol / R T 8,34 73,5 3 ) h Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí.

13 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 3. Součiitel ozsahu eae Dooalé salováí: CH4 mol/s & CH 4 & CH 4 4,468 ξ 4,468 mol / h,393 mol / s ϕ ( ) CH Teelý výo Q ξ. H T,393. ( 8 38) 994,4 W 3/4 Jeda ádoba obsahuje mol lyu A a moly lyu B. Duhá ádoba stejého objemu obsahuje moly lyu A a mol lyu B. Telota obou ádob je stejá. Ja se liší očátečí eačí yhlosti v ví a duhé ádobě, obíhá - li eae dle ovie: a) A + B C b) A + B D ýslede: a) Reačí yhlost v ví i duhé ádobě je stejá ( / ). b) Reačí yhlost ve duhé ádobě je dvojásobá ( / ). 3/5 oveze oxidu uhelatého obíhá dle ovie CO + H O CO + H. Po ustaveí ovováhy měla lyá směs ásledujíí složeí: 3, % obj. CO, 3,% obj. vodí áy, 6,9% obj. CO a 6,9% H (oeta objemová). yočítejte ovovážou ostatu. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. Poz.: ýše uvedeá eae se oužívá o úavu sytézího lyu a učitý omě CO/H ožadovaý dalším zaováím (ař. výoba sytetiýh aloholů, aldehydů,...). ýslede:,356 3/6 Oxidae oxidu dusatého a oxid dusičitý ři výobě yseliy dusičé obíhá odle eae NO + O NO. Jaé jsou ovovážé ostaty a eae, má li směs o ustaveí ovováhy toto složeí: 38,4 % obj. NO, 4, % obj. NO a,5 % obj. O Tla lyé směsi,5 MPa, telota směsi 5 C. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede: 8, Pa -, 54,74 m 3.mol - 3/7 Při telotě 85 o C obíhá eae mezi CO a H dle ovie CO + H CO + H O. yočítejte ovovážé molové složeí směsi, je li ovovážá ostata ři této telotě a výhozí složeí eačí směsi bylo: v CO %, v H 8 %. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. Návod: ýočet složeí Po výočet je otřeba látové možství a začátu. Možství lze zvolit, eboť volba emá vliv a výslede. Poz.: ýše uvedeá eae se oužívá o úavu sytézího lyu a učitý omě CO/H ožadovaý dalším zaováím (ař. výoba sytetiýh aloholů, aldehydů,...). ýslede: CO 4 %, H 64 %, CO 6 %, HO 6 % Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 3

14 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 3/8 Oxidae oxidu siřičitého a oxid síový ři výobě yseliy síové obíhá odle eae SO + O SO 3. Jaé bude složeí (mol.%) a výstuu z oxidačího eatou ři telotě 4 C a tlau, MPa? Složeí směsi vstuujíí do eatou: 8 % obj. SO, 9,58 % obj. O a 8,4 % obj. N. Předoládejte, že směs a výstuu bude mít ovovážé složeí. Rovovážá ostata za těhto odmíe 8 Pa - (Poz. staovea temodyamiy výočtem z voloetalié bilae). Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede: SO3 8,5 %, SO,8 %, O 5,85 %, N 85,8 % Návod: ýočet složeí Po výočet je otřeba látové možství a začátu. Možství lze zvolit, eboť volba emá vliv a výslede. 3/9 Oxidae oxidu siřičitého a oxid síový obíhá odle ovie SO + O SO 3 ři telotě 44 C a tlau, MPa. Po ustaveí ovováhy měla směs toto složeí:,8 % obj. SO, 7,35 % obj. O, 7,993 % obj. SO 3, zbyte dusí. yočítejte ovovážé ostaty a. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýslede: 37, Pa -,,88. 6 m 3.mol - 3/ Učete hmotost suovi, otřebou o výobu t amoiau. Reae: 3 H + N NH 3. Předoládejte, že suoviy zeagují úlě. Molové hmotosti: M H, g/mol, M N 8, g/mol, M NH3 7,4 g/mol ýslede: m H 3,556 t, m N 6,444 t 3/ oli tu amoiau NH 3 se vyobí a oli tu dusíu N se sotřebuje ři zaováí t vodíu H, je li oveze vodíu 83 % a obíhá li eae odle ovie 3 H + N NH 3. Molové hmotosti: M H g.mol -, M N 8 g.mol -, M NH3 7 g.mol - ýslede: m NH3 47,33 t, m N 38,733 t 3/ oli tu yseliy dusičé HNO 3 se vyobí, oli tu yslíu O zeaguje a oli tu vody H O vzie ři zaováí t amoiau NH 3, je li oveze amoiau 93 % a obíhá li eae odle ovie NH 3 + O HNO 3 + H O. Molové hmotosti: M NH3 7 g.mol -, M O 3 g.mol -, M HO 8 g.mol -, M HNO3 63 g.mol - ýslede: m HNO3 68,99 t, m O 7,3 t, m HO 9,694 t Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 4

15 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT 3/3 Po výobu yseliy dusičé je třeba oxidu dusatého NO, teý se zísá salováím amoiau NH 3 dle ovie: 4NH3 + 5O 4NO + 6HO. Jaé hmotostí možství amoiau a yslíu zeaguje a oli vody ři eai vzie ři výobě 5 t NO? Molové hmotosti: M NH3 7 g.mol - M O 3 g.mol - M NO 3 g.mol - M HO 8 g.mol - ýslede: m NH3,833 t m O 6,666 t m HO 4,5 t 3/4 Po výobu yseliy dusičé je třeba oxidu dusatého NO, teý se zísá salováím amoiau NH 3 dle ovie: 4NH3 + 5O 4NO + 6HO. oli tu NO se zísá, oli tu yslíu zeaguje a oli tu vody vzie ři zaováí t amoiau, je li oveze amoiau 95 %?? Molové hmotosti: M NH3 7 g.mol - M O 3 g.mol - M NO 3 g.mol - M HO 8 g.mol - ýslede: m NH3 3,353 t m O 4,47 t m HO 3,8 t 3/5 oli tu yseliy dusičé vzie, oli tu yslíu a vody zeaguje ři zaováí t oxidu dusatého NO, je li oveze oxidu dusatého 9% a obíhá li eae dle ovie: 4NO + HO + 3O 4HNO3? Molové hmotosti jsou: M NO 3 g.mol - M HO 8 g.mol - M O 3 g.mol - M HNO3 63 g.mol - ýsledy: m HNO3,68 t m O 8,64 t m HO 3,4 t 3/6 oli tu suovi je otřeba o výobu 4 t yseliy dusičé, obíhá li eae dle ovie: 4NO + HO + 3O 4HNO3? Molové hmotosti jsou: M NO 3 g.mol - M HO 8 g.mol - M O 3 g.mol - M HNO3 63 g.mol - ýsledy: m NO 6,666 t m O 5,333 t m HO t 3/7 oli tu oxidu uhelatého a vodíu zeaguje ři výobu 8 t metaolu CH 3 OH, obíhá-li výoba sytetiého metaolu dle ovie: CO + H CH 3 OH. Molové hmotosti: M CO 8 g.mol - M H g.mol - M CH3OH 3 g.mol - ýslede: m CO 7 t m H t 3/8 Sytézí ly se vyábí štěeím metau dle ovie: CH4 + HO CO + 3H (tzv. aí efomig). oli vodí áy zeaguje a jaé možství CO a H vzie ři zaováí t.hod - metau CH 4, je li oveze metau 97%? Molové hmotosti jsou: Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 5

16 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT M CH4 6 g.mol - M HO 8 g.mol - M CO 8 g.mol - M H g.mol - ýsledy: m HO,83 t/h m CO 3,395 t/h m H,77 t/h 3/9 Oxidae oxidu siřičitého a oxid síový ři výobě yseliy síové obíhá odle eae SO + O SO 3. Molové hmotosti: M SO 64 g.mol -, M O 3 g.mol -, M SO3 8 g.mol - Slučovaí tela ři 5 o C a,35 Pa: h sl SO 97 J/mol, h sl SO3 395, J/mol. ) oli tu SO 3 se zísá a oli tu yslíu O zeaguje ři zaováí 6 t/h oxidu siřičitého SO, je li oveze SO 98 %? ) yočtěte stadadí eačí telo eae a odhaděte teelý výo ři zaováí 6 t/h oxidu siřičitého SO, je li oveze SO 98 %. Při výočtu teelého výou zaedbejte vliv teloty a eačí telo (tj. uvažujte ouze stadadí eačí telo). 3) Ja se změí yhlost eae, za jia stejýh odmíe, zvýší li se tla,3 át. Předoládejte ideálí hováí lyé směsi. ýsledy: ) m SO3 7,35 t/h ; m O,47 t/h ) H 96,4 J/mol, Q 56 W 3) II / I,97 3/3 ýoba sytetiého methaolu ze sytézího lyu obíhá dle ovie CO + H CH 3 OH. ) oli tu sytetiého metaolu se vyobí ři zaováí 8t/h sytézího lyu, je li oveze vodíu 95 %. Složeí sytézího lyu:,5 % hm. H, 87,5 % hm. CO. ) Zjistěte, zda je třeba ři eai eato hladit ebo aoa je třeba telo dodávat (zda je eae edotemiá ebo exotemiá). Odhaděte otřebý teelý výo ři zaováí 8t/h sytézího lyu, je li oveze vodíu 95 %. Při výočtu teelého výou zaedbejte vliv teloty a eačí telo (tj. uvažujte ouze stadadí eačí telo). 3) Ja se změí eačí yhlost (za ředoladu, že eae obíhá ři stejé telotě), zvětšíli se oetae vstuujííh láte, át? Molové hmotosti: M CO 8 g.mol - M H g.mol - M CH3OH 3 g.mol - Slučovaí tela ři 5 o C a,35 Pa: h sl CO,6 J/mol, h sl CH3OH,3 J/mol ýslede: a) m CH3OH 7,6 t/h b) H 9,7 J/mol (eae exotemiá) Q W ) II / I,78 3/3 tehologii je otřeba teelý výo,85 MW. Jedou z možostí je zísat otřebý teelý výo salováím odadího vodíu, teý je disozii v možství 57,5 g.h -. Sáleím g vodíu se uvolí telo 9 MJ. Zjistěte, zda lze ožadovaý teelý výo zísat salováím vodíu. Salováí vodíu obíhá odle ovie: H + O H O. Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 6

17 U 8 - Ústav oesí a zaovatelsé tehiy FS ČUT Poud ao, staovte hmotostí ůto salovaího vzduhu ( O, ; N,79) o adimezováí vetilátou salovaího vzduhu. ýočty oveďte: a. Po teoetié salováí ři stehiometiém dávováí a dooalém sáleí. b. Po salováí ři řebytu vzduhu λ,. Dále učete molovou oetai vodí áy ve saliáh ři řebytu vzduhu λ,. Předoládejte, že vodí vyhoří úlě. Molové hmotosti: M HO 8, g/mol, M O 3 g/mol, M H, g/mol, M N 8, g/mol Poz.: Přebyte vzduhu λ sutečé možství vzduhu / teoetié možství vzduhu ři stehiometiém dávováí a dooalém sáleí aliva. ýslede: m vzduh stehio 94 g/h ; m vzduh sut 94 g/h, oetae vodí áy ve saliáh HO,345 Rade 7,3 Chemie vičeí 3 Soustavy s hemiou eaí. 7