11.04.2016

Rezolvarea problemelor cu amestecuri de substanțe (ce interacţionează între ele)

Procesul tehnologic de producere a carbidului presupune calcinarea la 2500 ºC a unui amestec de calcar și cocs.
În urma calcinării a 110 kg de amestec de calcar și cocs s-a produs carbid cu o anumită puritate. Determinați puritatea carbidul obținut, știind că la tratarea cu apă în exces a întregii cantități de carbid obținută s-au degajat 14,336 m3 gaz (c.n.).
Se consideră că impuritățile din calcar sunt nevolatile și se regăsesc în totalitate în carbid.

Se dă:
m (CaCO3+C) = 110 kg
V(gaz) = 14,336 m3
Rezolvare:
 CaCO3 + 5C → CaC2 + 3CO↑                    (reacția 1)   
 CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑            (reacția 2)
ω(CaC2) = ?

Carbidul conține carbura de calciu (CaC2  sau acetilura de calciu) care la tratarea cu apă degajă acetilena -C2H2

1.     Calculăm cantitatea de acetilenă după formula: ν(gaz)c.n. = V/Vm:
       ν(C2H2)c.n. = 14,336 m3: 22,4 dm3/mol = 14336 dm3 : 22,4 dm3/mol = 640 mol

2.     Determinăm cantitatea de carbură de calciu conform ecuației reacției 2:
   x                                         640 mol  
      CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑       
        1 mol                                    1 mol    
 conform ecuației reacției: x= ν(CaC2) = ν(C2H2) = 640 mol.             
  
3.     Determinăm cantitatea de carbonat de calciu și cantitatea de carbon conform ecuației reacției 1:
  a               b       640 mol  
      CaCO3  +  5C  →  CaC2     + 3CO↑                      
           1 mol      5 mol   1mol        
conform ecuației reacției:    a = ν(CaCO3) = ν(CaC2) = 640 mol         
                                             b = ν(C) = 5ν(CaC2) = 5·640 mol = 3200 mol    
    
4.      Determinăm masele de CaCO3 și C pe baza formulei m = ν ·M
    M(CaCO3) = 100 g/mol,      m(CaCO3) = 640 mol· 100 g/mol = 64000 g = 64 kg                             
    M(C) = 12 g/mol,                 m(C) = 3200 mol· 12 g/mol = 38400 g = 38,4 kg

5.   Determinăm masa de impurități din amestecul reactant (cretă și cocs)
          m(CaCO3) + m(C) = 64 kg + 38,4 kg = 102,4 kg 
        m(imp.) = 110 kg – 102,4 kg =7,6 kg 

6. Determinăm masa CaC2  după formula m = ν ·M
         M(CaC2) = 64 g/mol,                m(CaC2) = 640 mol· 64 g/mol = 40960 g = 40,96 kg       
        
7.     Determinăm  masa carbidului (CaC2 + impurități)
      m(carbid) = m(CaC2) + m(imp.) = 40,96 kg + 38,4 kg = 87,96 kg

8.     Determinăm puritatea carbidului
     87,96 kg carbid ..................................100%
    40,96 kg CaC2      ................................................ ω(CaC2)
      ω(CaC2) = (40,96 kg·100%) : 87,96 kg = 46,57%

Răspuns: puritatea carbidului constituie 46,57%.

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu