Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 0
Число кіломолів вільного оксиду кальцію дорівнює різниці між загальним числом кіломолів оксиду кальцію і сумою числа кіломолів оксиду кальцію, зв'язаного в зазначених вище сполуках:
«СаО = |
«СаО — 2«SiO, — 3/Zp,o, — «Fe,0, — " А І . О , . |
|
(V,37) |
|||
де ncao — загальне |
число кіломолів СаО в |
100 кг |
шлаку; |
nSio, — |
||
число кіломолів Si02 |
в 100 кг шлаку; пр,о5 |
— число |
кіломолів |
Р 2 0 5 |
||
в 100 кг шлаку; «ре,о3 |
— число кіломолів Fe2 Os в 100 кг шлаку; |
яді.о, — |
||||
число кіломолів А12 03 в 100 кг шлаку. |
|
|
|
вуг |
||
Задача. При розподілі оцтової кислоти між чотирихлористим |
лецем А і водою В було одержано такі дані (концентрацію подано в кмоль • м _ 3 ) :
СА — 0,292 ; 0,363; 0,725; 1,07. Св— 4,87; 5,42; 7,64; 9,3.
Оцтова кислота у водному розчині має нормальну молекулярну
масу.
Визначити молекулярну масу оцтової кислоти в чотирихлористому вуглеці.
Р о з в ' я з а н н я . Закон розподілу для оцтової кислоти між чотирихлористим вуглецем і водою визначаємо за рівнянням
Підставивши в це рівняння перші значення концентрації оцтової кислоти в СС14 і Н 2 0 , дістанемо рівність
0,292" |
0,363" |
|
4,87 |
5,42 |
' |
прологарифмувавши яку, матимемо
п lg 0,292 — lg 4,87 = п lg 0,363 — lg 5,42. Розв'язуємо рівняння відносно п:
|
lg4,87 |
— lg 5,42 |
_ |
0,6875 — 0,7340 |
__ |
0,0465 |
_ n |
. „ „ |
Л = |
lg 0 , 2 9 |
2 - l g 0,363 |
_ |
Г.4654 - T,5599 |
~ |
0.0945 |
~ у |
) ^ г - |
Візьмемо останні значення |
концентрації |
оцтової |
кислоти |
в СС14 |
||||||
і Н 2 0 : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,725" |
|
1,07" |
|
|
|
|
|
|
|
|
7,64 |
— |
9,3 |
' |
|
|
|
|
|
Логарифмуємо і розв'язуємо |
рівняння |
відносно п: |
|
|
|
|||||
_ |
lg 7,64 — lg 9,3 |
0,8831 —0,9685 |
_ |
0,0854 |
_ n |
rrvc |
' |
|||
" ~ |
lg0,725-lg 1.07 |
~ T.8603-0,0294 |
~ |
0,1691 |
" |
U ' M b |
||||
Беремо значення концентрацій оцтової кислоти в |
СС\І і |
Н 2 0 з |
||||||||
дослідів 2 |
і 3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,363" |
_ |
0.725" |
|
|
|
|
|
|
|
|
5,42 |
~ |
7,64 |
" |
|
|
|
|
|
Логарифмуємо і розв'язуємо рівняння відносно п:
lg 5,42 - lg 7,64 |
_ |
0,7340 — 0,8831 |
_ |
0,1491 |
__Q |
4 q f i |
" ~ lg 0 , 3 6 3 - l g 0,725 |
~ |
1,5599-Г.8603 |
~ |
°.3004 |
~ U ' |
' |
Беремо значення концентрації |
оцтової |
кислоти в СС14 і Н 2 0 пер |
|
шого і останнього дослідів: |
|
|
|
0,292" |
_ |
1,07" |
|
4,87 |
~ |
9,3 |
- |
Логарифмуємо і розв'язуємо рівняння відносно п:
=
П_
lg 4,87 — lg 9,30 |
_ |
0,6875 — 0,9685 |
_ |
0,2810 |
„ 4 |
О |
Д |
lg 0 , 2 9 2 - l g 1,07 |
- |
1,4654-0,0294 |
~~ |
0,5640 |
~ и > 4 |
У |
• |
Середнє значення |
відношення маси часточок оцтової кислоти у во |
|
ді до маси часточок |
оцтової кислоти |
в чотирихлористому вуглеці |
п = 0,492 + 0,505 + 0,496 + |
0,498 ^ 0 4 9 8 ^ 0 5 |
Молекулярна маса, тобто маса часточок оцтової кислоти в чотири хлористому вуглеці, дорівнює
Отже, у чотирихлористому вуглеці часточки оцтової кислоти скла даються з двох молекул.
Задача. Початкова кількість фосфору в металі електроплавки до рівнює 0,05 мас.%. Коефіцієнт розподілу фосфору між шлаком і мета
лом становить 50. Маса металу |
100 т. |
|
|
|
|
Визначити вміст фосфору в металі після |
екстрагування: |
||||
1) порцією шлаку 20 т; 2) двома порціями |
по |
10 т; 3) чотирма пор |
|||
ціями по 5 т. |
|
|
|
|
|
Р о з в ' я з а н н я : Вміст |
фосфору в металі |
після екстрагування |
|||
порцією шлаку 20 т дорівнюватиме |
|
|
|
||
% Х > = 0 / ° * о щ+Кщ |
- |
° ' ° 5 100 Д о • 20 = |
° ' ° 0 4 5 |
М а С - % " |
|
Вміст фосфору в металі після екстрагування двома порціями шлаку |
|||||
по 10 т дорівнює |
|
|
|
|
|
|
= |
° ' 0 5 ( 1 0 0 + 50 • . o f - ° ' 0 0 1 4 |
м а с - % - |
Вміст фосфору в металі після екстрагування чотирма порціями шла ку по 5 т:
= % Ц ^ Т К ^ ) А |
- ° ' 0 5 ( ю о + 50 . 5 ) 4 - ° ' 0 0 0 3 м а с - % - |
|
Задача. Початкова кількість сірки в металі мартенівської |
плавки |
|
становить 0,11 мас.%. |
|
|
Визначити вміст сірки в металі після одноразового і дворазового |
||
екстрагування шлаком, який |
складається з недисоційованих |
сполук |
2СаО • Si02 , |
ЗСаО • Р 2 0 3 , |
ЗСаО • А12 03 , |
СаО |
• Fe2 03 і вільних |
окси |
дів CaO, FeO, |
МпО і MgO |
і має такий склад |
(у мас.%): Si02 — |
13,5; |
|
FeO— 10,5; |
Fe2 03 — 5,3; |
А12 03 — 8,3; |
CaO —41,5; MgO — |
15,2; |
МпО — 4,9 і P2 05 — 0,8.
Маса шлаку — 20 т. Маса металу — 200 т. |
|
||||||||||||
Р о з в ' я з а н н я . |
Число кіломолів у |
100 кг |
шлаку: |
||||||||||
SiO. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m s i o 2 |
~~ |
|
|
13,5 |
|
|
|
||||
" S i 0 2 |
= |
M |
|
|
|
|
60,084 |
= |
° ' 2 2 |
5 ' ' |
|||
|
|
2 |
= |
|
fin |
ПУЛ |
|||||||
|
|
M S i 0 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
FeO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m F e O |
|
|
|
10,5 |
|
|
|
||||
"FeO |
= |
і д - — |
|
= |
7 |
, |
OA a |
= U, 14b; |
|||||
|
|
M F e O |
|
" |
|
71,846 |
|
|
|
||||
Fe2 03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
« F e , o, |
= |
m F e 2 0 , |
= |
|
|
5,3 |
= |
0,033; |
|||||
M |
6 |
2 |
3 |
|
.CQ'CQ, |
||||||||
|
|
M F e , 0 3 |
~ |
|
159,691 |
|
|
|
|||||
А 1,0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" A I 2 O 3 |
= |
m A l 2 O A |
= |
|
|
8,3 |
= |
0,081; |
|||||
ці |
|
|
|
|
iAi'Qfii |
||||||||
|
|
M |
A I 2 0 3 |
~~ |
|
101,961 |
|
|
|
||||
CaO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"CaO |
= |
m C a O |
|
|
|
41,5 |
|
|
|
||||
M C a O |
|
~~ |
56,079 |
~ |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
MgO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ft MgO |
|
mMgO |
|
|
|
|
15,2 |
|
|
|
|||
|
M MgO |
|
|
40,311 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
MnO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,У |
|
r,nRQ. |
|
|
|
|
MnO |
|
|
|
|
||||||
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я MnO |
= |
- ї ї |
|
|
|
=— |
|
-тпоот |
= |
U,UOy, |
|||
|
|
M M n O |
|
|
70,937 |
|
|
|
P A
OTP O
«PA = n 2 ^S
M P , O S
0,8
= - u T W = 0,006.
141,943
Число кіломолів вільного оксиду кальцію дорівнює різниці між загальним числом кіломолів оксиду кальцію і числом кіломолів окси ду кальцію, зв'язаним у сполуках 2СаО • Si02 , ЗСаО • Р 2 0 5 , CaO X X А12 03 і СаО • Fe2 03 :
«СаО = Л С а О — 2/2siO, — ЗЛрг05 — Яді 2 0 3 |
— |
^Fe,Oa |
= |
= 0,74 — 2 • 0,225 — 3 • 0,006 — 0,081 |
- |
0,033 |
= |
= 0,74 — 0,582 = 0,158 кмоль • 100_ ! |
к г - 1 . |
|
105
Коефіцієнт розподілу сірки між шлаком і металом:
*s = |
-%§ |
= |
[0,5 + 2,25 ( « F e 0 |
+ |
3nF e ,o3 )] |
4"CaO + |
2 |
> 5 п МпО |
|
||||||||
"FeO + |
|
r t Fe.O, |
|
||||||||||||||
|
/ u мет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
||||
= |
[0,5 + |
2,25 (0,146 + |
3 • 0,033)1 [ 4 '0%f+ |
У |
|
|
+ > |
||||||||||
|
|
|
|
= |
(0,5 |
+ |
0,551) _LPi?A. = 4,5. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
' |
0,245 |
|
|
|
|
|
|
|
Вміст сірки |
в |
металі |
після |
одноразового |
екстрагування шлаком |
||||||||||||
знайдемо з рівняння |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
% Х 1 = |
%Х0 |
|
т , |
= |
Л |
|
, , |
200 |
|
|
= 0,076 мас.%. |
||||||
|
|
|
0,11 |
200 + |
4,5 |
• 20 |
|
||||||||||
Вміст сірки в металі після дворазового екстрагування шлаком до |
|||||||||||||||||
рівнюватиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
4 |
^ |
f |
M 2 |
= |
|
0 , l l ( |
200 + |
2 0 4 ° 5 - 2 0 |
Г - 0 |
' 0 5 2 |
М 2 С - % - |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Задачі |
|
|
|
|
|
|
|
||
42. |
Концентрації |
бензойної |
кислоти |
у |
воді |
і бензолі |
відповідно |
||||||||||
дорівнюють 0,015 |
і 0,242 кмоль |
• м~3 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Визначити |
коефіцієнт |
розподілу |
бензойної |
кислоти між |
бензолом |
і водою, якщо в бензолі кислота міститься у вигляді подвійних моле кул.
Відповідь: 32,8.
43. Водний 0,02 н. розчин пікринової кислоти перебуває в рівно
вазі з 0,07 н. розчином її в бензолі. |
|
Визначити коефіцієнт розподілу пікринової кислоти між |
бензолом |
і водою, якщо в бензольному розчині кислота має нормальну |
молеку |
лярну масу, а у воді ступінь дисоціації пікринової кислоти дорівнює 90%.
Відповідь: 35.
44. Коефіцієнт розподілу йоду між сірковуглецем і водою дорівнює 86,2 при 298 К. 5 л водного розчину, що містить 1,5 г йоду, збовтують із сірковуглецем.
Визначити кількість йоду у водному розчині після екстрагування однією порцією сірковуглецю об'ємом 0,5 л і п'ятьма окремими пор ціями сірковуглецю по 0,1 л кожна, а також визначити кількість йоду, екстрагованого з водного розчину першим і другим способами.
Відповідь: 0,156 г; 0,015 г; 1,344 г і 1,485 г.
45. Обчислити число кіломолів вільного оксиду кальцію в 100 кг шлаку, що містить (у кіломолях): Si02 — 0,191, FeO — 0,188, Fea 03 —
0,042, А12 0 |
3 |
— 0,052, CaO — 0,722, |
MgO — 0,409, МпО — 0,075 і |
P2 06 — 0,005. |
|
||
Відповідь: |
|
0,231 кмоль • ЮО- 1 к г - |
1 . |
46. Знайти число кіломолів вільного оксиду кальцію в 100 кг шла ку, що містить (у мас.%): Si02 — 14,3, FeO — 12,5, Fe2 03 — 4,5, А12 03 — 9,2, CaO — 41,0, MgO — 11,5, МпО — 6,4 і P2 05 — 0,6.
Відповідь: 0,125 кмоль • ЮО- 1 к г - 1 .
47. Обчислити коефіцієнт розподілу сірки між шлаком і металом, якщо в 100 кг шлаку міститься (в кіломолях): Si02 — 0,21, FeO — 0,132, Fe2 03 — 0,044, A12 03 — 0,077, CaO — 0,758, MgO — 0,36, MnO — 0,078 і P 2 0 5 — 0,004.
Відповідь: 5,31.
48. Початкова концентрація сірки в металі мартенівської плавки становить 0,09 мас.%.
Визначити концентрацію сірки в металі після дворазового екстра гування шлаком такого складу (в мас.%): Si02 — 14,2, FeO— 12,8,
Fe2 03 |
— 7,3, А12 03 — 8,7, CaO — 40,5, MgO—11,5, MnO — 4,4 і |
P 2 0 5 |
— 0,6. Маса шлаку — 15 т, маса металу — 180 т. |
Відповідь: 0,0543 мас.%. |
49. Початкова концентрація сірки в металі мартенівської плавки становить 0,12 мас.%.
Визначити концентрацію сірки в металі, після екстрагування пор цією шлаку 20 т і двома порціями по 10 т кожна. Коефіцієнт розпо ділу сірки між шлаком і металом — 8,51. Маса металу — 220 т.
Відповідь: 0,068 мас.%; 0,0624 мас.%.
50. Початкова концентрація фосфору в металі електроплавки до рівнює 0,05 мас.%. Коефіцієнт розподілу фосфору — 50, маса мета лу — 20 т.
Скільки потрібно шлаку для екстрагування, якщо вміст фосфору в металі знизився до 0,005 мас.%?
Відповідь: 3,6 т.
51. Початковий вміст фосфору в металі дорівнює 0,07 мас.%. Коефіцієнт розподілу фосфору між шлаком і металом — 50, маса ме талу І 00 т.
Визначити вміст фосфору в металі після триразового екстрагуван ня шлаком масою 5 т.
Відповідь: 1,63 • 10~3 мас.%.
52. Обчислити коефіцієнт розподілу сірки між шлаком і металом, якщо в 100 кг шлаку міститься (в кіломолях): Si02 — 0,236, FeO —