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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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; «ре3

— 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 =

0

 

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 —