Задачи по "Химии"

Задача 1.

Решение:

1). Жесткость общую рассчитывают по формуле:

Жо =[Са2+] + [Mg2+] = [pic 1]+[pic 2]; мг – экв/дм3

где: [Са2+], [Mg2+] – концентрация ионов в мг-экв/дм3;

m (Са2+), m (Mg2+) – содержание ионов Са2+ и Mg2+ в мг;

V(Н2О) – объем воды, дм3;

Э (Са2+), Э (Mg2+) – эквивалентная масса ионов Са2+ и Mg2+, которая равна:

Э (Са2+) = [pic 3]

Э(Mg2+) = [pic 4]

Тогда:

Жо = [Са2+] + [Mg2+] =4,49 + 1,23 = 5,72 ммоль-экв/дм3[pic 5]

2). Рассчитываем жесткость карбонатную (Жк) по формуле:

Жк = [НСО3-] = [pic 6]

где: [НСО3-] - концентрация в мг-экв/дм3; m (НСО3-) – содержание иона НСО3- в мг; V(Н2О) – объем воды, дм3; Э (НСО3-) – эквивалентная масса иона НСО3-, которая равна:

Э (НСО3-) = [pic 7]

Тогда:

Жк = [НСО3-] =[pic 8]

3). Рассчитываем жесткость некарбонатную (Жнк), как разность между жесткостью общей и карбонатной:

Жнк = Жо – Жк = 5,72 – 2,70 = 3,02 ммоль-экв/дм3

В процессе умягчения воды гидроксид кальция реагирует с солями временной жесткости с образованием труднорастворимых соединений по следующим реакциям:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3¯ + 2Н2О; (2)

Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2 = 2СаСО3¯ + Mg(ОН)2¯ + 2Н2О. (3)

Масса Са(ОН)2, необходимая для устранения временной жесткости в 1 м3 воды, определяется по формуле

m Са(ОН)2 = ЖК × M (1/2Са(ОН)2),

где M (1/2Са(ОН)2) – молярная масса эквивалента Са(ОН)2.

m Са(ОН)2 = 2,7× (74 / 2) = 99,9 г/м3 (0,0999 кг/м3).

Масса Са(ОН)2, необходимая для умягчения 1000 м3:

m’Са(ОН)2 = m Са(ОН)2 × V H2O,

где V H2O – объем умягчаемой воды, м3.

m’Са(ОН)2 = 0,0999 × 1000 = 99,9 кг.

Масса известкового молока: 99,9:0,06=1665 кг

Сода для умягчения воды вводится для устранения солей постоянной жесткости:

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3¯ + 2NaCl;

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3¯ + Na2SO4.

Определим массу Na2CO3, необходимого для устранения постоянной жесткости в 1 м3 воды:

m Na2CO3 = ЖП × M (1/2 Na2CO3),

где M (1/2 Na2CO3) – молярная масса эквивалента Na2CO3.

m Na2CO3 = 3,02 × (106 / 2) = 160,06 г/м3 (0,16006 кг/м3).

Определяем массу технической соды, необходимой для умягчения 1000 м3 воды:

m СОДЫ = (m Na2CO3 / Х Na2CO3) × VH2O,

где Х Na2CO3 – массовая доля Na2CO3 в соде; V H2O – объем умягчаемой воды, м3.

m СОДЫ = 0,16006 / 0,98 × 1000 = 163,33 кг.

Задача 2.

Решение:

1. Состав чистого FeS2 – 4000*0,8=3200 кг
2. Исходя из степени выгорания серы прореагировало FeS2 – 3200*0,98=3136 кг
3. Исходя из уравнения реакции масса кислорода необходимого для сгорания – (3136*11*32)/(4*120)=2299,73 кг
4. Количество воздуха необходимого на сгорание с учетом избытка воздуха: - 2299,73/0,21*1,5=16426,67 кг
5. Масса образующегося Fe2O3 - (3136*2*160)/(4*120) =2090,67 кг
6. Масса образующегося SO2 - (3136*8*64)/(4*120)=3345,07 кг

Таблица материального баланса