ГДЗ Химия 9 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2018, §11 ПОЛУЧЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Красным цветом приводится решениеа фиолетовым ― объяснение. 
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Назовите основные стадии химического производства;
а) серной кислоты;
Получают серную кислоту так называемым контактным способом в три стадии:
1) Получение оксида серы (IV). В качестве сырья применяют серу, серный колчедан или сероводород.
Печной газ получают с колчедана или из серы:
4FeS2 + 11O2 = 2F2O3 + 8SO2 + Q
S + O2 = SO2 + Q

2) Получение оксида серы (VI). Окисление оксида серы (IV) кислородом в присутствии катализатора.
2SO2 + O2 ⇄ 2SO3 + Q
3) Получение олеума. Растворение образующегося оксида серы (VI) в серной кислоте и его последующее взаимодействие с водой.

SO3 + H2O = H2SO4 + Q
б) аммиака.
Синтез аммиака проводят в присутствии катализатора (порошкообразного железа с примесью оксидов алюминия и калия) в колоннах синтеза высотой 20 м. Эти колонны сделаны из специальных сортов стали, так как синтез протекает при 450—500 °С и высоком давлении (до 200 атмосфер и выше). 
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3
В этом процессе используется принцип теплообмена (теплота выходящих из колонны синтеза газов при помощи теплообменника, находящегося внутри колонны синтеза, используется для подогрева азотоводородной смеси) и противотока (азотоводородную смесь газов, которая не превратилася  в аммиак  охлаждают, аммиак сжижают, а не вступившие в реакцию азот и водород снова направляют в колонну синтеза)
В качестве сырья применяют азот и водород. Азот получаю сжижением воздуха, а водород  конверсией природного газа с водяным паром:
CH4 + H2O ⇄ 2H2 + CO (10000C)
или пропусканием паров воды над раскаленным коксом: 
C + H2O ⇄ H2 + CO (10000C)

Упражнение 2. Охарактеризуйте основные методы и принципы химической технологии: метод кипящего слоя, принципы теплообмена, циркуляции, противотока.
Метод кипящего слоя основан на принципе противотока, когда сверху в печь подают измельчённое твердое вещество почти до состояния пыли, а затем снизу через него пропускают второе вещество, как правило, газ (например, воздух) через множество трубок под давлением, которое отрегулировано так, чтобы частицы не распылялись и не слёживались, создавая иллюзию кипящей жидкости.
Принцип теплообмена заключается в том, что теплота выходящих продуктов реакции из реакционного аппарата, используется для подогрева реагентов поступающих в место проведения реакции.
Циркуляцией называется технологический принцип, в котором непрореагировавшие вещества отделяются от продуктов реакции и вновь возвращаются в реакционный аппарат.

Принцип противотока основан на противонаправленном движении взаимодействующих веществ и используют для создания большей поверхности соприкосновения в гетерогенных реакциях для увеличенния их скорости.

Упражнение 3. Напишите уравнения химических реакций, лежащих в основе получения серной кислоты из серы.
I стадия: S + O2 = SO2 + Q
II стадия: 2SO2 + O 2SO3 + Q
III стадия: SO3 + H2O = H2SO4 + Q

Какая из реакций является обратимой? Реакция окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI), поскольку реакция протекает одновременно в двух противоположных направлениях.
В обратимых реакциях вместо знака равенства часто используют две противоположно направленные стрелки — знак обратимости
Как в химической технологии решается вопрос максимального использования непрореагировавших исходных веществ? Технологическим принципом, который называется циркуляцией.

Упражнение 4 Напишите уравнение химической реакции, лежащей в основе производства аммиака. Дайте характеристику этой реакции по всем известным вам признакам классификации.
N2 (г) + 3H2 (г) ⇄ 2NH3 + Q
1. Реакция соединения (N2 и H2 ― простые вещества, NH3 ― сложное вещество).
2. Гомогенная (N2, H2 ― газообразные вещества).
3. Прямая реакция ― экзотермическая (тепло выделяется, Q>0).
4. Обратимая (одновременно в одинаковых условиях протекают в двух взаимно противоположных направлениях, то есть образования и разложения аммиака).
5. Окислительно-восстановительная (изменение степеней окисления атомов химических элементов, образующих вещества).
Восстановитель H20 -2e → 2H+1 ― процесс окисления
Окислитель N20 +6е → 2N-3 ― процесс восстановления
6. Каталитическая (присутствует катализатор).

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1 На сернокислотном заводе из 1 т серного колчедана получают 360 кг 100%-ной серной кислоты. Рассчитайте массовую долю выхода продукта реакции (22,1%).
Дано: m(FeS2)=1 т=1000 кг, mпракт.(H2SO4)=360 кг
Найти: η-?
Решение

1. Количество вещества серного колчедана массой 1000 кг рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M—молярная масса.
Mr(FeS2)=Ar(Fe)+2Ar(S)=56+2•32=120, поэтому M(FeS2)=120 кг/кмоль
ʋ(FeS2)=m(FeS2)/M(FeS2)=1000 кг : 120 кг/кмоль=8,33 кмоль
2. Составим химическое уравнение обжига колчедана:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O2 + 8SO2
По уравнению реакции ʋ(FeS2)/4=ʋ(SO2)/8, поэтому:
ʋ(SO2)=8ʋ(FeО2):4=8•8,33 кмоль:4=16,66 кмоль

3. Составим химическое уравнение окисления оксида: 
2SО2 + O2 = 2SO3
2 кмоль       2 кмоль
По уравнению реакции ʋ(SO2)/2=ʋ(SO3)/2, поэтому:
ʋ(SO3)=2ʋ(SО2):2=216,66 кмоль:2=16,66 кмоль

4. Составим химическое уравнение образования серной кислоты:
3  +  Н2О  = Н2SO4
По уравнению реакции ʋ(SO3)/1=ʋ(H2SO4)/1, поэтому:
ʋ(Н2SO4)=ʋ(SО3)=16,66 кмоль

5. Массу серной кислоты количеством 16,66 кмоль рассчитываем по формуле: m=ʋ•M.
Mr(H2SO4)=2Ar(H)+Ar(S)+4Ar(O)=2•1+32+4•16=98, M(H2SO4)=98 кг/кмоль
mтеорет.(Н2SO4)=ʋ(Н2SO4)•M(Н2SO4)=16,66 кмоль • 98 кг/кмоль=1632,68 кг

6.
Рассчитываем массовую долю выхода серной кислоты:
η=mпракт.(Н2SO4):mтеор.(Н2SO4)•100%=360 кг : 1632,68 кг•100%=22,1%

Ответ: 22,1%

Упражнение 2 Какое количество теплоты выделится при взаимодействии 500 л азота с 1200 л водорода (н.у.), если тепловой эффект реакции равен 46 кДж на 1 моль аммиака (1,64 мДж)?
Дано: V(N2)=500 л, V(H2)=1200 л, Q1=46 кДж/моль
Найти: Q2-?
Решение

1. Рассчитаем количество вещества азота объёмом 500 л и водорода объёмом 1200 л по формуле ʋ=V/VM.
ʋ(N2)=V(N2)/VM=500 л : 22,4 л/моль=22,32 моль

ʋ(Н2)=V(Н2)/VM=1200 л : 22,4 л/моль=53,57 моль
2. Запишем термохимическое уравнению реакции синтеза аммиака:
N(г) + 3H2 (г) ⇄ 2NH3 + 46 кДж
По уравнению реакции ʋ(N2)/1=ʋ(H2)/3, подставив численные значения, получим 22,32/1>53,57/3 (22,32>17,85), следовательно, азот в избытке, то есть реагирует не полностью, поэтому расчеты будем проводить по данным водорода.
По уравнению реакции ʋ(H2)/3=ʋ(NH3)/2, поэтому
ʋ(NH3)=2•ʋ(Н2):3=2•53,57 моль:3=35,7 моль
3. Составляем пропорцию и решаем её:
по термохимическому уравнению реакции с 1 моль NH3 выделяется 46 кДж теплоты,
по условию задачи с 35,7 моль NH3 ― х кДж теплоты.
1 моль / 35,7 моль = 46 кДж / х кДж, отсюда по свойству пропорции х кДж1 моль=35,7 моль46 кДж, поэтому
х=35,7 кДж ● 46 кДж : 1 моль=1642,2 кДж=1,64 мДж
Ответ: 1,64 мДж

%USERNAME%, оставишь комментарий?
Имя:*
E-Mail:


В каком классе вы учитесь?