Obliczenia w Chemii technicznej

Procesy spalania

1. Oblicz współczynnik nadmiaru powietrza n, jeśli skład spalin (obj.) wynosi: CO₂ - 14%, O₂ - 6% i N₂ - 80% (spalanie zupełne).

2. Oblicz współczynnik nadmiaru powietrza, jeśli spalamy gaz generatorowy o składzie (% obj.) CO - 28%, H₂ - 5%, CO₂ - 7%, N₂ - 60%, a analiza spalin wykazała zawartość: CO₂ - 20,2%, O₂ - 1,9%, N₂ - 77,9%.

3. Oblicz współczynnik nadmiaru powietrza, jeśli spalamy gaz mieszany o składzie H₂ - 35%, CO - 40%, CO₂ - 5%, N₂ - 20% a spaliny zawierają: N₂ - 77,5%, CO₂ - 18,9%, CO - 1,8%, O₂ - 1,8%.

4. Oblicz spalanie 1 kg paliwa (węgiel) o składzie: C - 75%, H₂ - 4,0%, S - 0,4%, O₂ - 3,6% N₂ - 2,0%, H₂O - 10%, popiół - 5,0% przy n= 1,0 i n = 1,4.

5. Oblicz zapotrzebowanie powietrza V_pow w Nm³ na kg węgla (skład paliwa jak w zad.3). Obliczenia przeprowadzić dla spalin z dwiema różnymi ilościami powietrza n = 1,0 i n = 1,4.

6. Oblicz objętość spalin V_s wilgotnych (w Nm³) uzyskanych ze palenia 1 kg węgla o składzie podanym w zad. 3 przy n= 1,0 i n = 1,4.

7. Oblicz ciężar gazów spalinowych G_s (wilgotnych) na 1 kg paliwa (o składzie podanym w zad. 3) przy n = 1,0 oraz n = 1,4.

8. Obliczyć wartość opałową Q_o górnośląskiego węgla kamiennego o składzie: 76% C, 4,9% H₂, 9% O₂, 1,5% N₂, 1% S, 4,2% H₂O, 3,4% popiołu.

9. Obliczyć wartość opałową gazu o składzie (% obj.): 50% H₂, 5% C₂H₄, 20% CH₄, 15% CO, 5% CO₂, 5% N₂, jeśli ciepła spalania jego składników wynoszą:

H₂ 3050 kcal/m³ C₂H₄ 15 290 kcal/m³

CH₄ 9520 kcal/m³ CO 3020 kcal/m³

Obliczenia w Chemii technicznej

Termochemia

Wiadomości teoretyczne:

Ciepło właściwe i molowe. Prawo Dulonga i Petita. Ciepło przemian fazowych substancji. Prawo Hessa. Ciepło tworzenia i spalania.

(1 cal = 4,186 J; 1 atm = 101325 Pa; 1 mm Hg = 133,322 Pa = 1 Tr)

Zadania (obliczenia wykonać w układzie SI):

1. Ciepło molowe azotanu V potasowego w temperaturze 298 K wynosi 22,2 cal/(mol K). Obliczyć ciepło właściwe azotanu V potasowego w temperaturze 298 K.

2. Ciepło właściwe tlenku węgla w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 1 atm wynosi 0,25 cal/(g K). Obliczyć ciepło molowe tlenku węgla w temperaturze 298 K i w stałej objętości.

3. Na ogrzanie kawałka glinu o masie 100 g od temperatury 290 do 350 K należy dostarczyć 1332 cal ciepła. Obliczyć średnie ciepło molowe (atomowe) glinu w Tm przedziale temperatur.

4. Ciepło właściwe kadmu wynosi 0,055 cal/(g K) temperaturze pokojowej. Obliczyć dokładną masę atomową kadmu wiedząc, że tlenek kadmu zawiera 12,46% tlenu.

5. Spalając wodór wyparty z kwasu przez 5,02 g żelaza otrzymano 1,619 g wody. Obliczyć dokładną masą atomową żelaza wiedząc, że ciepło właściwe tego metalu wynosi 0,11 cal/(g K) w temperaturze pokojowej.

6. Obliczyć całkowitą ilość ciepła potrzebną do przekształcenia 19,52 g indu stałego o temperaturze 293 K w 19,52 g ciekłego indu o temperaturze 443 K wiedząc, że pod stałym ciśnieniem średnie ciepła molowe indu stałego i indu ciekłego wynoszą odpowiednio 6,7 i 7,5 cal/(mol K), temperatura topnienia indu jest równa 430 K, a ciepło topnienia indu w temperaturze topnienia pod ciśnieniem 1 atm równa się - 780 cal/mol.

7. Obliczyć ilość ciepła potrzebną do pełnego przekształcenia 5 mol wody ciekłej o temperaturze 18^oC w parę wodną o temperaturze 100^oC wiedząc, że średnie ciepła molowe wody w tym przedziale temperatur wynosi 18 cal/mol K, a ciepło parowania wody w temperaturze wrzenia pod ciśnieniem 1 atm wynosi - 9,82 Kcal/mol. Założyć, że bardzo szybko ogrzewano wodę i wskutek tego utworzyło się znikomo mało pary wodnej przed osiągnięciem temperatury 100^oC.

8. Obliczyć ciepło tworzenia azotku III magnezu wiedząc, że podczas powstawania tego związku z 60,77 g magnezu w środowisku azotu gazowego wydziela się 137,9 Kcal ciepła w temperaturze 298,16 K i pod ciśnieniem 1 atm.

9. Obliczyć ciepło reakcji:

N_2(g) + O_2(g) = 2 NO_(g)

w warunkach standardowych i ciepło tworzenia tlenku azotu NO wiedząc, że ciepło reakcji:

NO_(g) + ½ O_2(g) = NO_2(g)

wynosi +13,5 Kcal w temperaturze 298,16 K i pod ciśnieniem 1 atm, a ciepło tworzenia dwutlenku azotu równa się -8,1 Kcal/mol.

10. Obliczyć ciepło tworzenia acetylenu wiedząc, że jego ciepło spalania wynosi 310,62 Kcal/mol w warunkach standardowych; ciepło tworzenia dwutlenku węgla jest równe 94,05 Kcal/mol i ciepło tworzenia wody ciekłej równa się 68,32 Kcal/mol.

11. Obliczyć ciepło reakcji spalania 10 dm³ metanu odmierzonego w warunkach standardowych wiedząc, że ciepło tworzenia dwutlenku węgla wynosi 94,05 Kcal/mol, ciepło tworzenia wody ciekłej równa się 68,32 Kcal/mol i ciepło tworzenia metanu jest równe 17,89 Kcal/mol.

---