2013年化工工程師考試物料能量平衡試題解析2

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　　1-3 硫酸鋁可由含Al2O3的混合物與H2SO4反應(yīng)制得。反應(yīng)方程如下：

　　Al2O3混合物中含雜質(zhì)44.6%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)，原料硫酸為80% H2SO4，其余為H2O。應(yīng)用1100kg Al2O3，2510kg 80% H2SO4。則過量的一種原料的轉(zhuǎn)化率是( )。假定Al2O3全部轉(zhuǎn)化。

　　A.70.42%

　　B.87.4%

　　C.69.96%

　　D.29.13%

　　答案：1-3 B

　　B.答案正確。

　　按反應(yīng)方程式和已知條件計算如下：

　　Al2O3相對分子質(zhì)量為102，Al2(SO4)3相對分子質(zhì)量為342，H2SO4相對分子質(zhì)量為98。

　　加入硫酸量(80%)為2510kg，含純H2SO4量為

　　2510×0.8=2008 kg=20.49kmol

　　加入原料Al2O3混合物1100kg，含純Al2O3為

　　1100×0.554=609.4 kg=5.97kmol

　　參加反應(yīng)的H2SO4量應(yīng)為5.97×3=17.91kmol

　　在反應(yīng)系統(tǒng)中H2SO4過量，過量20.49-17.91=2.58kmol

　　H2SO4轉(zhuǎn)化率為

　　A.答案錯誤。將Al2O3原料中雜質(zhì)含量44.6%看成Al2O3含量，則參加反應(yīng)的Al2O3的量為1100×0.446=490.6 kg=4.81kmol

　　需要H2SO4量為4.81×3=14.43kmol

　　H2SO4過量為20.49-14.43=6.06kmol

　　H2SO4的轉(zhuǎn)化率為

　　C.答案錯誤。將原料80%的硫酸看作是純H2SO4計算，即2510 kg的純H2SO4為25.6 kmol

　　硫酸的轉(zhuǎn)化率為：

　　D.答案錯誤。計算中沒有注意反應(yīng)方程式中各化合物的系數(shù)平衡關(guān)系，即每一個摩爾的Al2O3反應(yīng)需要3個摩爾的H2SO4。而做題時，用每一個摩爾的Al2O3反應(yīng)需要的是1個摩爾的H2SO4。即5.97kmol Al2O3反應(yīng)需要5.97 kmolH2SO4，則H2SO4轉(zhuǎn)化率為

　　1-4 在利用硫化礦提煉鋅時，硫酸是副產(chǎn)物。該礦中含ZnS 65%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)，其他35%為惰性物質(zhì)。生產(chǎn)過程如下反應(yīng)方程所示，最后可以得到98%的硫酸，硫的回收率為99%，每天處理硫化礦186t。

　　反應(yīng)方程式為

　　則每天需要水的量是( )。

　　A.24.67 t

　　B.22.2 t

　　C.2.47 t

　　D.24.92 t

　　答案：1-4 A

　　A.答案正確。

　　根據(jù)反應(yīng)方程式可知當(dāng)1摩爾的ZnS反應(yīng)時，就可以產(chǎn)生1摩爾的H2SO4即可以產(chǎn)生98%的H2SO4 100 g。

　　根據(jù)題意硫的回收率為99%，再進(jìn)行計算。

　　(1)每天處理186 t礦石，則內(nèi)含ZnS量為

　　186×1000×0.65=120900 kg

　　實際反應(yīng)能得到硫酸的ZnS量為120900×0.99=119691 kg

　　119691 kg ZnS為1233.9kmol，即可生成1233.9 kmol H2SO4，質(zhì)量為120922.2kg，可以得到 98%的硫酸

　　(2)用水量計算：吸收SO3形成H2SO4用水量為1233.9×18=22.2 t，形成98% H2SO4用水量為123390.0-120 922.2=2.47 t

　　每天消耗水量為22.2+2.47=24.67 t

　　B.答案錯誤：將生成的H2SO4的摩爾數(shù)看作所需要的水的摩爾數(shù)，即1233.9×18=22.2 t，沒有計算形成98%硫酸時需要水量。

　　C.答案錯誤：計算時沒有考慮吸收SO3形成100%H2SO4時消耗水量，即只計算形成98%時的水量為123390.0-120922.2=2.47 t。

　　D.答案錯誤：計算過程中沒有考慮題中給的硫的回收率為99%，即每天處理186 t ZnS。含ZnS為186×1000×0.65=120900 kg。ZnS摩爾數(shù)為1246.4 kmol，則需要水量為1246.4×18=22.43 t和2.49之和即24.920 t。

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