химический каталог




Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы

Автор Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин

их стадиях, до С02 проводят по так называемой реакции «сдвига»: СО, + Н,.

Процесс «сдвига» проводят последовательно в двух «реакторах сдвига». В первом из них используется катализатор Fe304 и процесс проходит при достаточно высокой температуре порядка 400 °С. Во втором используется более эффективный медный катализатор и процесс удается проводить при более низкой температуре.

Задача 20-5. Предложите способы удаления С02 из исходной реакционной смеси на стадии (5). ~

Решение. Оксид углерода (IV) вымывают из газовой смеси при поглощении щелочным раствором:

2КОН + С02 - К2С03.

Задача 20-6. Реакция «сдвига» (20.3) обратимая, и после 4-й стадии в газовой смеси на самом деле остается еще = 0,5% СО. Этого количества СО вполне достаточно, чтобы загубить («отравить») железный катализатор на главной стадии синтеза аммиака (20.1). Каким образом на 6-й стадии удается полностью избавиться от оксида углерода(И)?

(20.4)

СО + ЗН,

Решение. Оксид углерода (II) удаляют реакцией конверсии водородом в метан на специальном никелевом катализаторе при температурах 300—400 °С:

= СН, + Н90.

Реакция, обратная реакции (20.2)1 Сравните условия протекания реакций в прямом и обратном направлении (задача 20-21).

Задача 20-7. Газовую смесь, которая теперь содержит *= 75% водорода и 25% азота, подвергают сжатию; давление ее при этом возрастает от 25—30 атм до 200—250 атм. В соответствии с уравнением Клапейрона—Менделеева такое сжатие приводит к очень резкому повышению температуры смеси. Сразу же после сжатия смесь приходится охлаждать до 350—450 °С. Объясните целесообразность проводимых операций. Являются ли эти операции оптимальными для синтеза аммиака по реакции (20.1) с высоким выходом?

Решение. Поскольку реакция (20.1) обратимая, возникают вопросы — при каких температурах и давлениях выгоднее всего добиваться максимального выхода продукта? Так как реакция (20.1) экзотермическая, то исходя из принципа Ле Шателье ясно, что чем

260 2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 2. Неорганическая химия

ниже температура процесса, тем больше равновесие будет сдвигаться в сторону образования аммиака, и можно предположить, что следует максимально понижать температуру. Но в действительности все обстоит сложнее: при низких температурах реакция (20.1) протекает очень медленно (практически не идет), поэтому приходится принимать компромиссное решение. Поскольку для установления оптимального состояния равновесия реакции (20.1) требуется низкая температура, а для достижения удовлетворительной скорости — высокая температура, на практике процесс проводят при температуре = 400—450 °С.

Но даже при такой высокой температуре для достижения достаточной скорости реакции требуется присутствие специального катализатора. В качестве катализатора используется губчатое железо, активированное оксидами калия и алюминия.

Из уравнения реакции (20.1) видно, что общее число молей присутствующих веществ уменьшается от 4 до 2. Согласно принципу -Ле Шателье в таком случае процесс выгодно проводить, повышая давление. Но этот вывод лишь качественный, а на практике нужно точно анать, на сколько увеличится выход NH3 (на 10% или всего на 0,1%)при увеличении давления. В табл. 20.1 количественно показано влияние температуры и давления на выход аммиака (процентное содержание аммиака в равновесной смеси) по реакции (20.1).

2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 261 Глава 20. Промышленное получение важнейших неорганических веществ

Из табл. 20.1 видно, что повышение температуры при любом давлении заметно снижает содержание аммиака в газовой смеси, однако ниже 500 °С скорость реакции (20.1) слишком мала, поэтому на практике процесс обычно проводят при температуре = 450 °С.

Что касается давления, то здесь используется- давление порядка 300—1000 атм, но чаще всего— «среднее» давление =250 атм ввиду того, что оборудование, рассчитанное на очень высокое давление, дорого и процесс становится экономически менее выгодным.

Таким образом, наиболее выгодными условиями проведения синтеза аммиака в процессе Габера являются температура = 450 °С и давление = 250 атм. Хотя при этих условиях только около 20% исходных веществ превращается в аммиак, однако в результате использования циркуляционной технологической схемы (введение не-прореагировавших Н2 и N2 вновь в реакцию) суммарная степень превращения исходных веществ в аммиак является очень высокой (см. стадию (8) на рис. 20.2).

§ 20.2. Задачи и упражнения

20-1. Какие вещества называют: а) минералами; 6) рудами? Есть ли в этих определениях смысловые различия?

20-2. Назовите не менее 3—4 примеров различных руд и напишите их химический состав.

20-3. Назовите примеры веществ, для промышленного получения которых главным исходным источником является морская вода.

20-4. Одним из наиболее распространенных в морской воде веществ является хлорид магния, содержание которого в ней составляет 6,75 • 106 т/км3. Рассчитайте максимальную массу магния, которую можно извлечь из 1 м3 морской вод

страница 65
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134

Скачать книгу "Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы" (10Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кирпич рабочий
системы автоматики
как оформить витрину магазина полотенец*
мебель под тв на заказ

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(30.05.2017)