Химия
8 класс
Вопрос
В период рабочего (горячего) хода в генераторе воздушного газа через слой раскаленного кокса пропустили
воздух. Газы, выделившиеся в результате реакции, которые содержали CO2,CO,N2 и O2, подвергли количественному анализу. Для анализа взяли 1000 мл газа при температуре 17∘C и давлении 740 мм рт. ст. и пропустили его через систему поглотительных склянок. Было обнаружено, что уменьшение объема газа в сосуде, содержащем взвесь белого фосфора в воде, составило 15 мл, в сосуде с аммиачным раствором хлорида меди - 170 мл, а в сосуде с концентри-рованным раствором гидроокиси калия - 35 мл.
а. Напишите уравнения реакций поглощения газов и укажите последовательность расположения поглотительных склянок в системе.
б. Определите процентный (по объему) состав смеси газов, образовавшихся в результате реакции.
г. Вычислите, сколько кокса, содержащего 98 % угля, можно подвергнуть газификации в течение 1 ч, если за это время образуется 15 000 м^3 газа определенного выше состава.
Ответ
Влажный белый фосфор используется для поглощения кислорода
4P+5O2=2P2O5,
P2O5+3H2O=2H3РO4.
Водно-аммиачный раствор хлорида меди(1) применяется для поглощения окиси углерода
Cu2Cl2+2CO→Cu2Cl2⋅2CO.
Концентрированный раствор щелочи используется для удаления из газа двуокиси углерода
2KOH+CO2=K2CO3+H2O.
Поглотительные склянки с растворами следует расположить в следующем порядке: 1) склянка с концентрированным раствором щелочи, 2) склянка с белым фосфором и водой, 3) склянка с водно-аммиачным раствором Cu2Cl2. В газовой смеси содержалось (по объему)
35⋅1001000=3,5 % CO2;
15⋅1001000=1,5 % O2;
170⋅1001000=17 % CO и
100−(NULL,5+1,5+17)=78 % N2.
Количество кокса, необходимое для получения генера-торного газа, можно рассчитать по процентному содержанию углерода (как элемента) в 1 м3 газа.
22,4 л CO2 содержит 12 г C, 22,4 л CO содержит 12 г C,
35 л CO2 - x1 г C, 170 л CO - x2 г C,
x1+x2=35⋅1222,4+170⋅1222,4=18,75+91,15=109,9 г C≈0,11 кг.
15 000 м3 генераторного газа при указанных условиях (в пересчете на нормальные условия) займут объем
V0=pVT0p0T=740⋅1500⋅273760⋅290=13750м3.
В этом количестве газа содержится 13750⋅0,11=1513 кг углерода как элемента, а поскольку содержание последнего в коксе составляет 98 %, то потребуется
1513⋅10098=1547кг≈1,55 т кокса.