Рассчитать расходные коэффициенты для соляно-сульфатного производства (на 1 т Na2SO4), если в производстве используется поваренная соль, содержащая 97% NaCl, и купоросное масло, содержащее 93% H2SO4. Степень разложения NaCl составляет 93%. Определить количество получающегося при этом хлороводорода
Для расчета расходных коэффициентов для соляно-сульфатного производства на 1 тонну Na2SO4 сначала определим необходимое количество исходных компонентов.
Нахождение необходимого количества NaCl: Для получения 1 тонны Na2SO4 требуется 2 тонны NaCl, так как молярная масса NaCl равна 58.44 г/моль, а молярная масса Na2SO4 равна 142.04 г/моль.
Нахождение необходимого количества H2SO4: Для получения 1 тонны Na2SO4 требуется 1 тонна H2SO4, так как молярная масса H2SO4 также равна 98 г/моль.
Определение количества получаемого хлороводорода: Реакция разложения NaCl: 2 NaCl -> 2 Na + Cl2 Исходя из степени разложения NaCl в 93%, количество разлагаемого NaCl составляет 0.93 тонны. Это приведет к образованию 0.465 тонн Cl2, которое можно превратить в HCl с помощью воды: Cl2 + H2O -> 2 HCl
Таким образом, количество получающегося хлороводорода составит 0.465 тонн.
Итак, для производства 1 тонны Na2SO4 потребуется 2 тонны NaCl и 1 тонна H2SO4, а количество получаемого хлороводорода будет составлять 0.465 тонн.
Для решения задачи по расчёту расходных коэффициентов в соляно-сульфатном производстве и количества получаемого хлороводорода сначала установим основные химические реакции, протекающие в процессе. Основная реакция производства сульфата натрия (Na2SO4) из поваренной соли (NaCl) и серной кислоты (H2SO4) выглядит следующим образом:
[ 2NaCl + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2HCl ]
Эта реакция показывает, что для производства 1 моль Na2SO4 необходимо 2 моля NaCl и 1 моль H2SO4, а также образуется 2 моля HCl.
Согласно уравнению реакции, для получения 1 моль Na2SO4 требуется 2 моль NaCl.
[ \frac{1\,000\,000\, \text{г Na}_2\text{SO}_4}{142.04\, \text{г/моль}} \approx 7040.2\, \text{моль Na}_2\text{SO}_4 ]
Так как для каждого моля Na2SO4 требуется 2 моля NaCl:
[ 7040.2\, \text{моль Na}_2\text{SO}_4 \times 2 = 14080.4\, \text{моль NaCl} ]
[ 14080.4\, \text{моль NaCl} \times 58.44\, \text{г/моль} = 822694.56\, \text{г} \approx 823\, \text{кг} ]
Учитывая 97% содержание NaCl в поваренной соли:
[ \frac{823\, \text{кг}}{0.97} \approx 848.45\, \text{кг поваренной соли} ]
Для H2SO4 аналогично:
[ 7040.2\, \text{моль Na}_2\text{SO}_4 \times 1 = 7040.2\, \text{моль H}_2\text{SO}_4 ]
[ 7040.2\, \text{моль H}_2\text{SO}_4 \times 98.08\, \text{г/моль} = 690473.62\, \text{г} \approx 690.47\, \text{кг} ]
Учитывая 93% содержание H2SO4 в купоросном масле:
[ \frac{690.47\, \text{кг}}{0.93} \approx 742.66\, \text{кг купоросного масла} ]
[ 2 \times 7040.2\, \text{моль HCl} = 14080.4\, \text{моль HCl} ] [ 14080.4\, \text{моль HCl} \times 36.46\, \text{г/моль} = 513269.78\, \text{г} \approx 513.27\, \text{кг HCl} ]
