Химия
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Примеры решения практических заданий и задач

1. Определите чистоту (масс.%) природного гипса, если при нагревании до 120° образца минерала массой 20 г потеря массы составила 2,83 г (примеси воду не содержат).

Масса природного гипса «теряется» из-за частичного обезвоживания при умеренном нагревании:

««

По уравнению реакции

««

По условию задачи

««

Остаётся сопоставить массу двуводного гипса, вычисленную по данным условия задачи, с массой образца природного гипса:

««

2. Сколько вагонов необходимо заказать для перевозки камня природного гипса к месту переработки для получения эстрих-гипса массой 2563 т, в котором доля свободного оксида кальция составляет 16,39 %? Грузоподъёмность вагона–платформы для перевозки камня 50 т/вагон.

Эстрих-гипс – продукт высокотемпературного обжига природного гипса в присутствии восстановителя – угля:

 

««

(1)

 

««

(2)

Реакция (1) при обжиге природного гипса составляет лишь некоторую долю, так как большая часть образующегося безводного сульфата кальция CaSO4 не участвует в реакции восстановления. Доля (масс.%) свободного оксида кальция СаО в продукте – эстрих-гипсе – составляет от 10 до 20 %. Оксид кальция сокращает сроки твердения этого вяжущего.

Приступим к решению. Молярные массы:

««

Из условия задачи масса оксида кальция в эстрих-гипсе:

««

Вычислим, воспользовавшись уравнением (1), массу исходного природного гипса, из которого при обжиге с углем получился свободный оксид.

По уравнению реакции (1)

««

По условию задачи

««

Учтём, что масса ангидрита CaSO4 в эстрих-гипсе равна

mан = mэ-г – mCaO = 2563 – 420 = 2143 т,

и вычислим массу исходного природного гипса, из которого обжигом получился ангидрит – уравнение (2).

По уравнению реакции (2)

««

По условию задачи

««

Сумма х и у определяет массу готового к погрузке исходного природного гипса: 1290 + 2710 = 4000 т.

Вспомним о грузоподъёмности и получим ответ задачи:

««

3. Для получения пушонки к негашёной извести добавили воду, масса которой составляет 96,4 % массы исходной извести. Во сколько раз масса использованной воды превышает массу воды, которая необходима по уравнению реакции гашения?

Уравнение реакции:

««

Примем, что негашёная известь – чистый гидроксид кальция, и количество извести для гашения составляет 1 моль и, значит, масса извести:

««

Масса использованной воды:

««

Из уравнения реакции гашения видно, что для получения пушонки количество требуемой воды составляет 1 моль, т. е. по массе

««

Остаётся определить отношение массы использованной воды к массе требуемой по уравнению реакции «« и ответить: «втрое».

4. Вычислите объём (м3) углекислого газа, выделившегося при обжиге природного магнезита массой 500 т, в котором доля (масс.%) карбоната магния равна 84 %.

««

Масса карбоната магния в исходном сырье ««.

И опять:

-по уравнению реакции

««

-по условию задачи

««

««

5. Сколько (кг) кристаллической соды «« потребуется для приготовления силикат-глыбы «« массой 11,1 кг?

Уравнение реакции спекания соды с кварцевым песком:

««

По уравнению реакции

««

По условию задачи

««

6. Вычислите массу (кг) известняка (в нём доля карбоната кальция 98 масс.%) в исходной шихте для получения глинозёмистого цемента, если масса железистого боксита «« в шихте была равна 1250 кг, а массовая доля оксида алюминия в боксите 40,8 %.

Запишем уравнение для решения:

««

Из условия определим, что масса оксида алюминия в боксите шихты равна ««, что составляет

««

Глядя на формулу боксита в уравнении реакции и – чуть левее – на формулу карбоната кальция, делаем вывод, что количество (моль) боксита в шихте и, соответственно, карбоната кальция одинаково (1 : 1), т. е. составляет 5 ««103 моль. Значит:

««

Массовая доля карбоната кальция в известняке равна 98 %. Задача решена: масса известняка ««

7. Определите химический состав (маcc.%) партии портландцемен–та по известному минералогическому составу (масс.%): C3S –50; C2S –30; C3A – 5; C4AF – 15.

««

Определить химический состав означает показать условное содержание (масс.%) оксидов кальция, кремния, алюминия и железа.

Возьмём из партии образец массой 1 кг и сделаем необходимые вычисления. Нудно, но легко.

««

Глядя на формулу трёхкальциевого силиката, видно, что в одном моле 3CaO ««SiO2содержатся три оксида CaO и один SiO2, так что можно записать:

««

««

Просуммируем массы одинаковых оксидов в минералах образца ПЦ:

««

8. Вычислите долю (масс.%) трёхкальциевого алюмината в клинкере портландцемента, если при полной гидратации образца ПЦ массой 400 кг образовался гексагидрат трёхкальциевого алюмината массой 87,1 кг и известно содержание (масс.%) в клинкере четырёхкальциевого алюмоферрита – 10 %.

Запишем уравнения реакций гидратации целита C4AF и алюминатной фазы C3A:

 

««

(1)

 

««

(2)

««

Из уравнения реакции (1) видно, что соотношение C4AF и гексагидрата «« «моль на моль»:

««

«« – это масса гексагидрата трёхкальциевого алюмината, образовавшегося из целита по уравнению (1). Массу гексагидрата, образовавшегося по уравнению (2) при гидратации алюминатной фазы, определим по разности: 87,1 – 31,1 = 56,0 кг.

Воспользовавшись уравнением (2), вычислим массу сухой (без воды) алюминатной фазы в образце ПЦ:

-по уравнению реакции

««

-по условию задачи

««

««

9. Соотношение масс минералов в образце клинкера портландцемента таково: ««. Вычислите условное содержание (кг) оксида кальция в образце клинкера массой 300 кг.

Запишем – понадобится – MCaO = 56 г/моль.

Известная масса образца и доля каждого минерала делает наши расчёты достаточно простыми и стандартными:

««

10. Рассчитайте минералогический состав (масс.%) образца клинкера портландцемента, если известно, что масса белита в образце втрое меньше массы алита, а доля (масс.%) оксида железа Fe2O3 – 4,944 %, оксида алюминия Al2O3 – 5,039 %.

Ребус какой-то, однако – «дела вдаль не отлагая» – запишем, что может пригодиться.

««

Возьмём образец клинкера массой 1000 г.

««

Взглянув на формулу целита, увидим, что в одном моле целита «сидит» один моль Fe2O3 и, кстати, один же моль оксида алюминия. Следовательно, в образце количество целита составляет 0,309 моль, а масса этого минерала:

««

Количество оксида алюминия в целите (см. выше) 0,309 моль. Значит, количество оксида алюминия в алюминатной фазе составляет 0,494 – 0,309 = 0,185 моль. Столько же и самого минерала – алюминатной фазы. Тогда масса минерала

««

Очевидно, суммарная масса алита и белита в образце равна 800 г (1000 г – 150 г – 50 г). И при условии, что алита по массе втрое больше белита, получаем:

««

Ребус разгадан.

11. Сколько (мл) соляной кислоты (w = 36,5 %, r = 1,2 г/мл) потребуется для полного разрушения образца цементного порошка массой 40 г состава (масс.%): C3S – 60 %;C2S – 20 %; C3A – 5 %; C4AF – 15 %.

Подготовимся: MHCl = 36,5 г/моль и далее

««

Запишем уравнения действия соляной кислоты на минералы в цементном порошке:

 

««

(1)

 

««

(2)

 

««

(3)

 

««

(4)

По уравнению реакции (1) 1 мольC3S – 6 моль HCl

По условию задачи 0,1053 мольC3S – x1 моль HCl x1 = 0,6318 моль

По уравнению реакции (2) 1 мольC2S – 4 моль HCl

По условию задачи 0,0465 мольC2S – x2 моль HCl x2 = 0,1860 моль

По уравнению реакции (3) 1 мольC3A – 12 моль HCl

По условию задачи 0,0074 мольC3A – x3 моль HCl x3 = 0,0888 моль

По уравнению реакции (4) 1 мольC4AF – 20 моль HCl

По условию задачи 0,0123 мольC4AF – x4 моль HCl x4 = 0,2460 моль

Количество израсходованного HCl (без воды) – сумма четырёх слагаемых:

nHCl = 0,6318 + 0,1860 + 0,0888 + 0,2460 = 1,1526 моль

Масса HCl :

««

Масса раствора HCl (соляной кислоты):

««

««

««

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Google