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2012年化工工程师-物料能量平衡试题讲解(2)

|0·2012-08-24 19:03:32浏览0 收藏0

  1-3 硫酸铝可由含Al2O3的混合物与H2SO4反应制得。反应方程如下:

  Al2O3混合物中含杂质44.6%(质量百分数,下同),原料硫酸为80% H2SO4,其余为H2O。应用1100kg Al2O3,2510kg 80% H2SO4。则过量的一种原料的转化率是( )。假定Al2O3全部转化。

  A.70.42%

  B.87.4%

  C.69.96%

  D.29.13%

  答案:1-3 B

  B.答案正确。

  按反应方程式和已知条件计算如下:

  Al2O3相对分子质量为102,Al2(SO4)3相对分子质量为342,H2SO4相对分子质量为98。

  加入硫酸量(80%)为2510kg,含纯H2SO4量为

  2510×0.8=2008 kg=20.49kmol

  加入原料Al2O3混合物1100kg,含纯Al2O3为

  1100×0.554=609.4 kg=5.97kmol

  参加反应的H2SO4量应为5.97×3=17.91kmol

  在反应系统中H2SO4过量,过量20.49-17.91=2.58kmol

  H2SO4转化率为

  A.答案错误。将Al2O3原料中杂质含量44.6%看成Al2O3含量,则参加反应的Al2O3的量为1100×0.446=490.6 kg=4.81kmol

  需要H2SO4量为4.81×3=14.43kmol

  H2SO4过量为20.49-14.43=6.06kmol

  H2SO4的转化率为

  C.答案错误。将原料80%的硫酸看作是纯H2SO4计算,即2510 kg的纯H2SO4为25.6 kmol

  硫酸的转化率为:

  D.答案错误。计算中没有注意反应方程式中各化合物的系数平衡关系,即每一个摩尔的Al2O3反应需要3个摩尔的H2SO4。而做题时,用每一个摩尔的Al2O3反应需要的是1个摩尔的H2SO4。即5.97kmol Al2O3反应需要5.97 kmolH2SO4,则H2SO4转化率为

  1-4 在利用硫化矿提炼锌时,硫酸是副产物。该矿中含ZnS 65%(质量百分数,下同),其他35%为惰性物质。生产过程如下反应方程所示,最后可以得到98%的硫酸,硫的回收率为99%,每天处理硫化矿186t。

  反应方程式为

  则每天需要水的量是( )。

  A.24.67 t

  B.22.2 t

  C.2.47 t

  D.24.92 t

  答案:1-4 A

  A.答案正确。

  根据反应方程式可知当1摩尔的ZnS反应时,就可以产生1摩尔的H2SO4即可以产生98%的H2SO4 100 g。

  根据题意硫的回收率为99%,再进行计算。

  (1)每天处理186 t矿石,则内含ZnS量为

  186×1000×0.65=120900 kg

  实际反应能得到硫酸的ZnS量为120900×0.99=119691 kg

  119691 kg ZnS为1233.9kmol,即可生成1233.9 kmol H2SO4,质量为120922.2kg,可以得到 98%的硫酸

  (2)用水量计算:吸收SO3形成H2SO4用水量为1233.9×18=22.2 t,形成98% H2SO4用水量为123390.0-120 922.2=2.47 t

  每天消耗水量为22.2+2.47=24.67 t

  B.答案错误:将生成的H2SO4的摩尔数看作所需要的水的摩尔数,即1233.9×18=22.2 t,没有计算形成98%硫酸时需要水量。

  C.答案错误:计算时没有考虑吸收SO3形成100%H2SO4时消耗水量,即只计算形成98%时的水量为123390.0-120922.2=2.47 t。

  D.答案错误:计算过程中没有考虑题中给的硫的回收率为99%,即每天处理186 t ZnS。含ZnS为186×1000×0.65=120900 kg。ZnS摩尔数为1246.4 kmol,则需要水量为1246.4×18=22.43 t和2.49之和即24.920 t。

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