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%.
