Очистка и утилизация отходящих газов
Пример 5.1. При абсорбции SO2 известковым молоком (Са(ОН)2) поглощено 0,64 кг SO2. Сколько л известкового молока израсходовано, если концентрация его 10 % (масс.), а плотность 1,12 г/мл?
Решение
Записываем уравнение реакции:
SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O.
По уравнению реакции 1 моль SO2 реагирует с 1 молем Са(ОН)2. Рассчитываем молярные массы участников реакции:
М(SO2) = 32 + 2×16 = 64 г/моль;
М(Са(ОН)2) = 40 + 2×16 + 2×1 = 74 г/моль.
0,64 кг SO2 составляет: 
.
Значит количество необходимого Са(ОН)2 тоже составляет 10 моль, т. е. 740 г.
Рассчитываем массу известкового молока:
в 100 г раствора содержится 10 г Са(ОН)2
в Х -«- -«- -«- -«- 740 г
Х = 7400 г.
Рассчитываем объем израсходованного известкового молока:
V = 
.
Пример 5.2. Какой объем промышленного газа, содержащего 15 % (объем.) оксида углерода подвергнуто каталитической очистке, если получено 1,5 м3 метана (н.у.)?
Решение
1. Записываем уравнение реакции:
СО + 3Н2 → СН4 + Н2О.
По уравнению реакции из 1 моля СО получается 1 моль СН4. Так как 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, то соотношение объемов газов в уравнении реакции равно соотношению числа их молей в реакции. Т. е. объем оксида углерода равен объему полученного метана
V(CO) = 1,5 м3.
2. Находим, какой объем промышленного газа затрачен на получение 1,5 м3 СН4?
В 100 м3 содержится 15 м3 СО
В Х -«- -«- -«- 1,5 м3 СО
Х = 10 м3 (промышленного газа).
Пример 5.3. Газовая смесь содержит СО2, СО, О2, N2. При анализе 100 мл смеси методом химического поглощения получены следующие результаты
| Компонент | Кол-во газа после поглощения |
| СО2 | 82,80 |
| О2 | 82,20 |
| СО | 73,20 |
| N2 | 73,20 |
Определите количественный состав смеси (объемный %), если происходит последовательное поглощение газов из смеси, а N2 не поглощается.
Решение
Содержание компонентов газовой смеси mА вычисляют в % (объем.) по формуле:
mА = 
×100.
V 
= 
%;
= 
%;
= 
%;
= 73,20 %.
Пример 5.4. Вычислите объем кислорода, который расходуется и объем «парникового» газа (углекислого), выделяющегося при полном сгорании 112 л циклооктатриена С8Н8 (г).
Решение
Составляем уравнение реакции полного сгорания С8Н8. Расставляем коэффициенты.
С8Н8 + 10 О2 → 8СО2 + 4Н2О.
По закону Гей-Люссака объемы газов, вступающих в реакцию, относятся между собой, а также к объемам получающихся газообразных веществ как простые целые числа. Из уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моля циклооктатриена расходуется 10 молей кислорода и выделяется 8 молей углекислого газа.
Отсюда: при сгорании 112 л С8Н8 расходуется 10×112 л = 1120 л кислорода и выделится 8×112 л = 696 л углекислого газа (СО2).
Пример 5.5. Вычислите объем кислорода, который расходуется и объем «парникового» газа (углекислого), выделяющегося при полном сгорании 14,2 кг декана С10Н22 (т).
Решение
Составляем уравнение реакции полного сгорания С10Н22. Расставляем коэффициенты.
С10Н22 + 31/2 О2 → 10СО2 + 11Н2О.
Из уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моля декана расходуется 31/2 молей кислорода и выделяется 10 молей СО2. Молярная масса декана М(С10Н22) = 142 г. Число молей декана равняется 14200 г : 142 г = 100 молей.
При нормальных условиях 1 л любого газа занимает объем 22,4 л (закон Авогадро).
Для полного сгорания 1 моля С10Н22 расходуется 31/2×22,4 л О2
Для -«- -«- -«- 100 молей -«- -«- -«- Х л О2
Х = 31/2×22,4 л×100 = 34720 л О2;
При полном сгорании декана выделяется:
10×22,4 л×100 = 22400 л СО2.
Задача 5.1. При абсорбции газа жидкостью поглотилось m1 кг его. Сколько л жидкости израсходовано, если концентрация жидкости m2 % (масс.), а плотность ρ, г/мл? Напишите уравнение реакции.
| Вариант | Газ | m1, кг | m2, % | Жидкость | ρ, г/мл |
| SO2 | 0,4 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| SO2 | 0,4 | Ca(OH)2 | 1,13 | ||
| SO2 | 0,5 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| SO2 | 0,5 | Mg(OH)2 | 1,08 | ||
| SO2 | 0,6 | Mg(OH)2 | 1,08 | ||
| SO2 | 0,2 | 22,75 | NH4OH | 0,914 | |
| SO2 | 0,4 | 25,33 | NH4OH | 0,906 | |
| NO2 | 0,6 | 10,22 | Na2CO3 | 1,065 | |
| NO2 | 0,4 | 10,22 | Na2CO3 | 1,065 | |
| NO2 | 0,2 | 10,22 | Na2CO3 | 1,065 | |
| NO2 | 0,5 | 9,75 | Na2CO3 | 1,012 | |
| NO2 | 0,4 | 9,75 | Na2CO3 | 1,012 | |
| NO2 | 0,6 | 9,75 | Na2CO3 | 1,012 | |
| NO2 | 0,5 | 10,22 | Na2CO3 | 1,065 | |
| NO | 0,2 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| NO | 0,1 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| NO | 0,4 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| NO | 0,3 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| NO | 0,25 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| NO | 0,15 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| NO | 0,35 | 11,1 | Na2SO3 | 1,08 | |
| SO2 | 0,3 | Ca(OH)2 | 1,13 | ||
| Cl2 | 0,9 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| Cl2 | 1,1 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| Cl2 | 0,8 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| Cl2 | 1,0 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| Cl2 | 0,6 | Ca(OH)2 | 1,12 | ||
| Cl2 | 0,5 | Ca(OH)2 | 1,13 | ||
| Cl2 | 0,7 | Ca(OH)2 | 1,13 | ||
| Cl2 | 0,75 | Ca(OH)2 | 1,13 |
Примечание: уравнения реакций для поглощения
NO2: 2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2 + CO2;
NO: 2NO + 2NaHSO3 = N2 + 2NaHSO4;
Cl2: Cl2 + 6Ca(OH)2 = 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O.
Задача 5.2. Какой объем промышленного газа, содержащего ω % загрязнителя нужно подвергнуть каталитической очистке, чтобы получить V м3 продукта?
| Вариант | Загрязнитель | ω , % | Продукт | V, м3 |
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | |||
| СО | СН4 | 1,5 | ||
| СО | СН4 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | 1,5 | ||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 | |||
| NO2 | N2 |
Примечание: Уравнения реакций для каталитического восстановления
NO: 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O;
NO2: 2NO2 + 4H2 → N2 + 4H2O.
Задача 5.3. Определите количественный состав газовой смеси, содержащей СО2, СО, О2, N2, если при анализе 100 мл смеси методом последовательного химического поглощения получены следующие результаты.
| Вариант | Компонент | Кол-во газа после поглощения | Вариант | Компонент | Кол-во газа после поглощения |
| СО2 О2 СО N2 | 85,60 84,40 78,80 78,80 | СО2 О2 СО N2 | 83,50 84,10 75,60 75,60 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,00 83,60 76,10 76,10 | СО2 О2 СО N2 | 84,10 84,80 73,20 73,20 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,10 82,30 76,10 76,10 | СО2 О2 СО N2 | 83,80 82,60 74,80 74,80 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 84,80 84,30 76,70 76,70 | СО2 О2 СО N2 | 83,80 82,90 75,30 75,30 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,80 82,80 75,80 75,80 | СО2 О2 СО N2 | 83,40 82,60 75,80 75,80 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,00 82,20 75,30 75,30 | СО2 О2 СО N2 | 84,00 83,10 75,20 75,20 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 84,20 83,60 76,70 76,70 | СО2 О2 СО N2 | 83,90 82,10 75,30 75,30 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 81,40 80,00 75,60 75,60 | СО2 О2 СО N2 | 82,60 81,80 76,10 76,10 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 81,80 80,30 75,40 75,40 | СО2 О2 СО N2 | 83,10 82,60 75,90 75,90 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 82,50 81,60 75,80 75,80 | СО2 О2 СО N2 | 81,90 80,60 73,20 73,20 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,20 82,40 75,60 75,60 | СО2 О2 СО N2 | 82,80 82,10 75,40 75,40 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 82,80 83,40 75,90 75,90 | СО2 О2 СО N2 | 82,00 81,30 76,10 76,10 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,00 82,20 76,00 76,00 | СО2 О2 СО N2 | 82,10 81,50 75,90 75,90 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,50 82,90 75,80 75,80 | СО2 О2 СО N2 | 83,20 84,00 73,20 73,20 | ||
| СО2 О2 СО N2 | 83,30 84,00 75,30 75,30 | СО2 О2 СО N2 | 82,20 81,60 75,30 75,30 |
Задача 5.4. Вычислите объем кислорода (Х), который расходуется и объем «парникового» газа (углекислого) (Y), выделяющегося при полном сгорании вещества (Z).