Обгрунтування вибору енергоефективних витрат сировини в хімічній технології

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут"

Методичні вказівки

до розрахункового завдання

"Обгрунтування вибору енергоефективних витрат сировини в хімічній технології"

з дисципліни "Енерготехнологія хіміко-технологічних процесів"

Дейнека Д.М.

Вступ

Зменшення споживання паливно-енергетичних ресурсів у хімічній промисловості пов'язано з широкомасштабною реалізацією енергозберігаючої техніки і технології, утворенням енерготехнологічних комплексів. Успішне рішення пріоритетного завдання енергозбереження потребує, в свою чергу, відповідної компетенції в інженерів-технологів усіх спеціальностей.

Курси "Енерготехнологія хіміко-технологічних процесів" і "Контроль та керування хіміко-технологічними процесами" посідають важливе місце в професійній підготовці студентів за спеціальностями "Хімічна технологія неорганічних речовин", "Автоматизоване управління технологічними процесами", та базуються на загальнотеоретичних, загальнотехнічних і спеціальних дисциплінах, що вивчаються студентами у вищому технічному закладі. Основним завданням цих курсів є формування у майбутніх спеціалістів знань і уміння у галузі генерування тепла в технологічних об'єктах, енерготехнологічного комбінування вторинних енергоресурсів, оцінки енергетичної ефективності процесів, скорочення теплових викидів у навколишнє середовище, а також знайомство студентів хімічних спеціальностей з приладами та засобами автоматизації, методами контролю та керування станом технологічних процесів.

У цих методичних вказівках наведено методику пошуку найбільш ефективного способу отримання готового продукту з різної сировини з точки зору енергоємності. Вони призначені для використання на практичних заняттях та при виконанні розрахункового завдання з курсів "Енерготехнологія хіміко-технологічних процесів" та "Контроль та керування хіміко-технологічними процесами". Головною метою є поглиблення і засвоєння студентами теоретичних знань, набутих у лекційному курсі, а також оволодіння методиками пошуку шляхів зменшення втрат енергії у хімічній технології.

1. Основні закони та рівняння

Хімічне виробництво характеризується високою енергоємністю й для пошуку шляхів зменшення втрат енергії необхідно проводити термодинамічний аналіз. Для опису хіміко-технологічного процесу використовується рівняння матеріального й енергетичного балансів.

1.1 Закон збереження маси

Маса речовини, що вступила у хімічну реакцію, дорівнює масі речовини, що утворилася у результаті протікання реакції.

, (1.1)

де, - сумарна кількість речовин, що вступила в хімічну реакцію, та сумарна кількість продуктів, що утворилася у результаті протікання реакцій, відповідно, кг:

;(1.2)

, (1.3)

де , - стехіометричний коефіцієнт рівняння хімічної реакції і-го компонента для вихідної сировини та продуктів реакції, відповідно; , - молекулярна маса і-го реагенту вихідної сировини та продукта реакції, відповідно, г/моль або кг/кмоль; - ступінь перетворення вихідної сировини, д.о.

Для переведення масових одиниць в об'ємні і навпаки використовують такі формули:

для газів при нормальних умовах (Р = 101325 Па, Т = 273,15 K):

,

для рідин та твердих речовин:

де - об'єм речовини, м3; - маса речовини, кг; - молярний об'єм газу при нормальних умовах, = 22,4 л/моль або м3/кмоль; - щільність речовини, г/см3 або кг/м3 [1].

1.2 Енергія Гіббса і напрямок протікання реакції

Характер зміни енергії Гіббса ДG дозволяє судити про принципову ймовірність здійснення процесу (тобто, якщо енергія Гіббса у вихідному стані системи більше, ніж у кінцевому, то процес принципово може протікати, якщо навпаки - то ні):

ДG < 0 - процес може протікати;

ДG > 0 - процес протікати не може;

ДG = 0 - система знаходиться у стані хімічної рівноваги.

Для визначення температури, при якій протікання реакції найбільш ймовірно, знаходять залежність енергії Гіббса від температури

G = f(T).

Значення температур, при яких ДG < 0, буде відповідати значенням температур можливого перебігу процесу [2, 3].

Енергія Гіббса розраховується за рівнянням Гіббса - Гельмгольца, Дж/моль:

,(1.4)

де - зміна ентальпії реакції при температурі Т, Дж/моль; - зміна ентропії реакції при температурі Т, Дж/(моль · град); Т - температура реакції, К.

Розрахунок змін ентальпії та ентропії реакції при температурі Т проводиться за такими формулами:

; (1.5)

, (1.6)

де - стандартна ентальпія реакції при температурі 298 К, Дж/моль; - стандартна ентропія реакції при температурі 298 К, Дж/(моль · град); , , , - коефіцієнти у поліномі

Ср = f(T)

для цієї реакції (c - як правило, для органічних сполук, а сI - як правило, для неорганічних сполук):

, (1.7)

де - теплоємність речовини при постійному тиску, Дж/(моль · град).

1.3 Закон збереження енергії

Енергія передається у вигляді роботи та у вигляді теплоти, але форма передачі різна. Робота - це енергія в організованій формі, а теплота - у хаотичній. Закон збереження енергії стверджує, що енергія не зникає й не виникає, а переходить з однієї форми в іншу. Зменшення одного виду енергії дає еквівалентне збільшення іншого:

, (1.8)

де , - сумарний ентальпійний потік на вході у реактор та на виході, відповідно, Дж:

; (1.9)

, (1.10)

де , - ентальпія i-ої речовини на вході та на виході з реактору, відповідно, визначається для реальної температури процесу Т за формулою (1.5).

Використовуючи результати розрахунку матеріального балансу та розрахунку ентальпії для кожної речовини, визначається ентальпійний потік за рівняннями (1.9) і (1.10). Визначається сума всіх ентальпійних потоків на вході й на виході. Після цього проводиться порівняння суми всіх потоків і визначається ентальпійний дебаланс:

. (1.11)

Після чого проводиться аналіз отриманих результатів:

1) якщо потік на виході більше, ніж на вході (I > 0, то для стійкого протікання процесу необхідно підвести енергію

2) якщо (I < 0, тобто ентальпійний потік на виході менше, ніж ентальпійний потік на вході, тому для стійкого протікання процесу необхідно відвести певну кількість енергії

Загальний висновок: краще коли енергія виводиться із системи, наприклад, за допомогою газових турбін, теплових насосів, компресорів і т.д. Але для остаточного висновку про доцільність вибору того або іншого способу виробництва готового продукту поряд з термодинамічним аналізом необхідно провести техніко-економічну оцінку.

2. Приклад розрахунку реакції синтезу аміаку

Аміак є одним із важливих продуктів, що виробляється багатотоннажною хімічною промисловістю у теперішній час. Його використовують для отримання різноманітного асортименту продукції хімічної промисловості, тому спосіб його виробництва, вихідна сировина та енерговитрати на цю технологію будуть важливим фактором у формуванні собівартості готової продукції та її конкурентоспроможності на світовому ринку [4].

Розглянемо три варіанти отримання аміаку з різної сировини та проведемо аналіз енергоємності запропонованих способів.

Варіант 1

CH4 + H2O > CO + 3 H2(2.1)

CO + H2O > CO2 + H2(2.2)

(N2; O2) > 0,79 N2 + 0,21 O2(2.3)

N2 + 3 H2 > 2 NH3(2.4)

Таким способом аміак отримують з водню, який є продуктом парової двохступеневої конверсії метану і СО, та азоту, одержаного в результаті розділення повітря при низьких температурах.

2.1 Розрахунок матеріального балансу

Проведемо розрахунок матеріального балансу на 1 т аміаку:



Аналогічний розрахунок проводимо для інших реакцій, отримані дані зводимо у таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 - Результати розрахунку матеріального балансу для першого варіанта отримання аміаку

№ з/п	Речовина	Прихід	Витрата
		кг	м3	кг	м3
CH4 + H2O > CO + 3 H2
1	СH4	353	494	-	-
2	H2O	397	494	-	-
3	СО	-	-	617,6	494,08
4	Н2	-	-	132,4	1481,76
Разом	750	988	750	1975,84
CO + H2O > CO2 + H2
1	СО	617,6	494	-	-
2	H2O	397	494	-	-
3	CO2	-	-	970,5	494
4	Н2	-	-	44,1	494
Разом	1014,6	988	1014,6	988
(N2; O2) > 0,79 N2 + 0,21 O2
1	Повітря (N2; O2)	1042,4	812	-	-
2	N2	-	-	823,5	658,8
3	O2	-	-	218,9	153,23
Разом	1042,4	812	1042,4	812
N2 + 3 H2 > 2 NH3
1	N2	823,5	658,8	-	-
2	Н2	176,5	1976,8	-	-
3	NH3	-	-	1000	1317,6
Разом	1000	2635,6	1000	1317,6

2.2 Визначення температури протікання реакції

Для подальшого розрахунку ентальпійного балансу процесу одержання аміаку необхідно визначити температуру Т при якій рівновага реакції буде зміщена у сторону продуктів реакції. Для цього знайдемо значення енергії Гіббса при різних температурах та побудуємо графік залежності

G = f().

Використовуючи дані, що наведені у додатку А, знайдемо емпі- ричні коефіцієнти рівняння теплоємності від температури і значення ентальпії та ентропії при 298 К, відповідно:

N2 + 3 H2 > 2 NH3

а = 2 · а(NH3) - (3 ·а(Н2) + а(N2)) = 2 · 29,77 - (3 ·27,28 + 27,88) = - 50,18 ;

b = 2 · b(NH3) - (3 ·b(Н2) + b(N2)) = (2 · 25,12 - (3 · 3,26 + 4,27)) · 10- 3= 36,19 · 10-3 ;

= 2 · (NH3) - (3 ·(Н2) + (N2)) = (2 · (- 1,549) - (3 ·0,5 + 0)) · 105 = - 4,598 · 105 ;

Н298 = 2 · Н298(NH3) - (3 ·Н298(Н2) + Н298(N2)) = 2 · (- 46,22) - (3 ·0 + 0) = - 92,44 ;

S298 = 2 · S298(NH3) - (3 ·S298(Н2) + S298(N2)) = 2 · 192,63 - (3 ·130,52 + 191,5) = - 197,8 .

Аналогічно проводимо розрахунок енергії Гіббса при інших п'яти температурах для цієї реакції і реакцій (2.1), (2.2). Результати розрахунків оформляємо у вигляді графіка залежності G = f().

Рисунок 2.1 - Залежність енергії Гіббса від температури

Аналізуючи дані графіка, обираємо температуру, при якій значення енергії Гіббса буде менше нульового значення. Слід пам'ятати, що від'ємне значення енергії Гіббса свідчить тільки про термодинамічну ймовірність протікання реакції при даній температурі.

Приймаємо для подальших розрахунків такі температури: Т1 = 1023 К; Т2 = 823 К; Т4 = 423 К.

Реакція розділення повітря (2.3) не є хімічним процесом, що не дозволяє розрахувати енергію Гіббса та побудувати її залежність від температури, тому згідно з літературними даними [5], приймаємо температуру Т3 = 123 К.

2.3 Розрахунок ентальпійного балансу

Розраховуємо ентальпію та ентальпійний потік по кожному компоненту для реакції (2.4) за рівняннями (1.9) та (1.10), використовуючи результати розрахунку матеріального балансу та температури процесу.

N2 + 3 H2 > 2 NH3

Аналогічно розраховуємо ентальпію та ентальпійний потік для реакцій (2.1) - (2.3). Отримані результати зводимо у таблицю 2.2. Дебаланс I - негативний, тому для підтримки стійкого протікання процесу із системи необхідно відводити 18,468 ГДж енергії.

Варіант 2

CH4 + H2O > CO + 3 H2(2.5)

CO + H2O > CO2 + H2(2.6)

CH4 + 2 (N2; O2) > 2 H2O + CO2 + 2 N2(2.7)

N2 + 3 H2 > 2 NH3(2.8)

Таблиця 2.2 - Результати розрахунку ентальпійних потоків для першого варіанта отримання аміаку

№ з/п	Речовина	Прихід	Витрата
		G, кг	I, ГДж	G, кг	I, ГДж
CH4 + H2O > CO + 3 H2, Т1 = 1023 К
1	СH4	353	-0,88	-	-
2	H2O	397	-4,74	-	-
3	СО	-	-	617,6	-1,94
4	Н2	-	-	132,4	1,42
Разом	750	-5,62	750	-0,52
I1 = Iвт - Iпр = -0,52 + 5,62 = 5,1 ГДж
CO + H2O > CO2 + H2, Т2 = 823 К
1	СО	617,6	-2,08	-	-
2	H2O	397	-4,91	-	-
3	CO2	-	-	970,5	-8,15
4	Н2	-	-	44,1	0,34
Разом	1014,6	-6,99	1014,6	-7,81
I2 = Iвт - Iпр = -7,81 + 6,99 = - 0,82 ГДж
(N2; O2) > 0,79 N2 + 0,21 O2, Т3 = 123 К
1	Повітря (N2; O2)	1042,4	18,5	-	-
2	N2	-	-	823,5	0,0018
3	O2	-	-	218,9	0,0004
Разом	1042,4	18,5	1042,4	0,0022
I3 = Iвт - Iпр = 0,0022 - 18,5 = - 18,498 ГДж
N2 + 3 H2 > 2 NH3, Т4 = 423 К
1	N2	823,5	1,51	-	-
2	Н2	176,5	0,32	-	-
3	NH3	-	-	1000	-2,42
Разом	1000	1,83	1000	-2,42
I4 = Iвт - Iпр = -2,42 - 1,83 = - 4,25 ГДж
I = I1 + I2 + I3 + I4 = 5,1 - 0,82 - 18,498 - 4,25 = - 18,468 ГДж

Відмінністю такого способу одержання аміаку від попереднього є те, що кисень повітря перетворюється в СО2, а азот отримують у результаті спалювання метану за реакцією (2.7).

Проводимо розрахунки матеріального та ентальпійного балансу, визначаємо температуру протікання реакції, як і для попереднього ва- ріанта отримання аміаку, одержані дані зводимо у таблицю 2.3.

Дебаланс I - негативний, тому для підтримки стійкого протікання процесу із системи необхідно відводити 21,155 ГДж енергії.

Варіант 3

CH4 + О2 > 2 CO + 4 H2(2.9)

CO + H2O > CO2 + H2(2.10)

CH4 + 2 (N2; O2) > 2 H2O + CO2 + 2 N2(2.11)

N2 + 3 H2 > 2 NH3(2.12)

У третьому варіанті отримання аміаку водень є продуктом кисневої конверсії метану та парової конверсії СО, реакції (2.9) та (2.10) відповідно.

За реакцією (2.9) частково використовується кисень повітря, отже, частина азоту не буде використана в синтезі аміаку та буде баластом у даному процесі.

Проводимо розрахунки матеріального та ентальпійного балансу, визначаємо температуру протікання реакції, як і для попередніх варіантів отримання аміаку, отримані дані зводимо у таблицю 2.4.

Дебаланс I - позитивний, тому для підтримки стійкого протікання процесу в систему необхідно підвести енергію 11,451 ГДж.

Таблиця 2.3 - Результати розрахунку ентальпійних потоків для другого варіанта отримання аміаку

№ з/п	Речовина	Прихід	Витрата
		G, кг	I, ГДж	G, кг	I, ГДж
CH4 + H2O > CO + 3 H2, Т1 = 1023 К
1	СH4	353	-0,88	-	-
2	H2O	397	-4,74	-	-
3	СО	-	-	617,6	-1,94
4	Н2	-	-	132,4	1,42
Разом	750	-5,62	750	-0,52
I1 = Iвт - Iпр = - 0,52 + 5,62 = 5,1 ГДж
CO + H2O > CO2 + H2, Т2 = 823 К
1	СО	617,6	-2,08	-	-
2	H2O	397	-4,91	-	-
3	CO2	-	-	970,5	-8,15
4	Н2	-	-	44,1	0,34
Разом	1014,6	-6,99	1014,6	-7,81
I2 = Iвт - Iпр = -7,81 + 6,99 = -0,82 ГДж
CH4 + 2 (N2; O2) > 2 H2O + CO2 + 2 N2, Т3 = 350 К
1	СH4	54,7	-0,25	-	-
2	Повітря (N2; O2)	1042,4	18,5	-	-
3	H2O	-	-	123,1	-1,64
4	CO2	-	-	150,5	-1,34
5	N2	-	-	823,5	0,045
Разом	1097,1	18,25	1097,1	-2,935
I3 = Iвт - Iпр = - 2,935 - 18,5 = - 21,185 ГДж
N2 + 3 H2 > 2 NH3, Т4 = 423 К
1	N2	823,5	1,51	-	-
2	Н2	176,5	0,32	-	-
3	NH3	-	-	1000	-2,42
Разом	1000	1,83	1000	-2,42
I4 = Iвт - Iпр = -2,42 - 1,83 = - 4,25 ГДж
I = I1 + I2 + I3 + I4 = 5,1 - 0,82 - 21,185 - 4,25 = - 21,155 ГДж

Таблиця 2.4 - Результати розрахунку ентальпійних потоків для третього варіанта отримання аміаку

№ з/п	Речовина	Прихід	Витрата
		G, кг	I, ГДж	G, кг	I, ГДж
2 CH4 + О2 > 2 CO + 4 H2, Т1 = 350 К
1	СH4	564,8	-41,3	-	-
2	О2	564,8	0,026	-	-
3	СО	-	-	988,4	-3,85
4	Н2	-	-	141,2	0,11
Разом	1129,6	-41,274	1129,6	-3,74
I1 = Iвт - Iпр = -3,74 + 41,274 = 37,534 ГДж
CO + H2O > CO2 + H2, Т2 = 823 К
1	СО	494,2	-1,67	-	-
2	H2O	317,7	-3,93	-	-
3	CO2	-	-	776,6	-6,52
4	Н2	-	-	35,3	0,272
Разом	811,9	-5,6	811,9	-6,248
I2 = Iвт - Iпр = - 6,248 + 5,6 = - 0,648 ГДж
CH4 + 2 (N2; O2) > 2 H2O + CO2 + 2 N2, Т3 = 350 К
1	СH4	54,7	-0,25	-	-
2	Повітря (N2; O2)	1042,4	18,5	-	-
3	H2O	-	-	123,1	-1,64
4	CO2	-	-	150,5	-1,34
5	N2	-	-	823,5	0,045
Разом	1097,1	18,25	1097,1	-2,935
I3 = Iвт - Iпр = -2,935 - 18,5 = - 21,185 ГДж
N2 + 3 H2 > 2 NH3, Т4 = 423 К
1	N2	823,5	1,51	-	-
2	Н2	176,5	0,32	-	-
3	NH3	-	-	1000	-2,42
Разом	1000	1,83	1000	-2,42
I4 = Iвт - Iпр = -2,42 - 1,83 = - 4,25 ГДж
I = I1 + I2 + I3 + I4 = 37,534 - 0,648 - 21,185 - 4,25 = 11,451 ГДж

Наведений термодинамічний аналіз трьох варіантів одержання аміаку показав, що з енергетичної точки зору найкращим є другий варіант, тому що із системи виводиться 21,155 ГДж енергії, але остаточний висновок можна зробити після техніко-економічного аналізу (наявності сировини, енергоресурсів і т.д.). Слід зазначити, що не завжди ефективні з точки зору енергетики технології є конкурентоспроможними на світовому ринку. Основне завдання, яке відводиться при цьому технолог- гу, - це пошук оптимального співвідношення між затратами на сировину та витратами енергії на отримання готового продукту.

3. Варіанти контрольних завдань

Розрахункова робота повинна включати такі розділи:

Вступ (наводиться оцінювання наявності сировини для здійснення процесу, напрямки використання готового продукту та його потреба у народному господарстві та/або промисловості).

Хімізм процесу та його технологічна (принципова) схема.

Розрахунок матеріального балансу.

Визначення температури протікання реакції G = f(T).

Розрахунок ентальпійного балансу.

Аналіз отриманих даних та висновки.

Список використаної літератури.

Розрахувати матеріальний та ентальпійний баланс отримання 1 т готового продукту та зробити висновок щодо ефективності з точки зору енергетики першого або другого способу його отримання.

Варіант 1

Перший спосіб:

2 C (тв) + 2 Н2О (г) = СН4 (г) + СО2 (г)

СН4 (г) + Н2О (г) = СО (г) + 3 Н2 (г)

Другий спосіб:

C (тв) + 2 Н2 (г) = СН4 (г)

СН4 (г) + СО2 (г) = 2 СО (г) + 2 Н2 (г)

Варіант 2

Перший спосіб:

(CH3)2CO (г) + Н2 (г) = (CH3)2CHOH (р)

(CH3)2CHOH (р) + O2 (г) = Н2O2 (р) + (CH3)2CO (р)

Другий спосіб:

2 BaO (тв) + O2 (г) = 2 BaO2 (тв)

BaO2 (тв) + H2SO4 (р) = Н2O2 (р) + BaSO4 (тв)

Варіант 3

Перший спосіб:

СаО (тв) + Н2О (р) = Са(ОН)2 (тв)

Са(ОН)2 (тв) + СО2 (г) = СаСО3 (тв) + Н2О (р)

Другий спосіб:

MgCl2 (р) + Са(ОН)2 (тв) = Mg(OH)2 (тв) + СаCl2 (р)

СаCl2 (р) + Na2CO3 (тв) = СаСО3 (тв) + 2 NaCl (р)

Варіант 4

Перший спосіб:

SO3 (г) + Н2О (р) = H2SO4 (р)

CaF2 (тв) + H2SO4 (р) = CaSO4 (тв) + 2 HF (р)

Другий спосіб:

CH4 (г) + Н2О (г) = СО (г) + 3 Н2 (г)

Н2 (г) + F2 (г) = 2 HF (г)

Варіант 5

Перший спосіб:

СаСО3 (тв) = CaO (тв) + СО2 (г)

Si(NO3)4 (тв) + CaO (тв) = SiO2 (тв) + Ca(NO3)2 (тв)

Другий спосіб:

CО (г) + 0,5 O2 (г) = CО2 (г)

Na2SiO3 (р) + CО2 (г) = SiO2 (тв) + Na2CO3 (тв)

Варіант 6

Перший спосіб:

Mg (тв) + 2 HCl (р) = MgCl2 (тв) + Н2 (г)

MgCl2 (тв) + 2 NaOH (р) = Mg(OH)2 (тв) + 2 NaCl (р)

Другий спосіб:

2 Mg (тв) + О2 (г) = 2 MgO (тв)

MgO (тв) + Н2О (р) = Mg(OH)2 (тв)

Варіант 7

Перший спосіб:

CO2 (г) + 3 H2 (г) = CH3OH (р) + H2O (г)

CH3OH (р) + CO (г) = CH3COOH (р)

Другий спосіб:

2 С2H5Cl (г) + 2 Na (тв) = С4H10 (г) + 2 NaCl (тв)

2 С4H10 (г) + 5 О2 (г) = 4 CH3COOH (р) + 2 Н2О (р)

Варіант 8

Перший спосіб:

CaCl2 (тв) + Н2 (г) = CaH2 (тв) + 2 HCl (р)

CaH2 (тв) + О2 (г) = CaO (тв) + Н2О (г)

Другий спосіб:

CaCl2 (р) + 2 NaOH (р) = Са(ОН)2 (тв) + 2 NaCl (р)

Са(ОН)2 (тв) = CaO (тв) + Н2О (г)

Варіант 9

Перший спосіб:

Na2CO3 (тв) + Са(ОН)2 (тв) = 2 NaOH (р) + СаСО3 (тв)

2 NaOH (р) + HCl (р) = NaCl (р) + Н2О (р)

Другий спосіб:

Н2 (г) + Cl2 (г) = 2 HCl (р)

Na2CO3 (тв) + 2 HCl (р) = 2 NaCl (р) + Н2О (р) + СО2 (г)

Варіант 10

Перший спосіб:

SO2 (г) + 0,5 О2 (г) = SO3 (г)

SO3 (г) + Н2О (р) = H2SO4 (р)

Другий спосіб:

CaSO4 (тв) = CaO (тв) + SO2 (г) + 0,5 О2 (г)

SO2 (г) + NO2 (г) + Н2О (г) = H2SO4 (р) + NO (г)

Варіант 11

Перший спосіб:

SO3 (г) + Н2О (р) = H2SO4 (р)

Ca3(PO4)2 (тв) + 3 H2SO4 (р) = 3 CaSO4 (тв) + 2 H3PO4 (р)

Другий спосіб:

4 Р (тв) + 5 О2 (г) = 2 Р2О5 (тв)

Р2О5 (тв) + 3 Н2О (р) = H3PO4 (р)

Варіант 12

Перший спосіб:

СаСО3 (тв) = CaO (тв) + СО2 (г)

CaO (тв) + Н2О (р) = Са(ОН)2 (тв)

Другий спосіб:

CaO (тв) + 2 HCl (р) = CaCl2 (р) + Н2О (р)

CaCl2 (р) + 2 NaOH (р) = Са(ОН)2 (тв) + 2 NaCl (р)

Варіант 13

Перший спосіб:

6 СО2 (г) + 6 Н2О (г) = С6H12O6 (р) + 6 O2 (г)

С6H12O6 (р) = 2 С2H5OH (р) + 2 CO2 (г)

Другий спосіб:

2 CH4 (г) = С2H4 (г) + Н2 (г)

С2H4 (г) + Н2О (г) = С2H5OH (р)

Варіант 14

Перший спосіб:

ZnCl2 (р) + 2 NaOH (р) = Zn(OH)2 (тв) + 2 NaCl (р)

Zn(OH)2 (тв) = ZnO (тв) + H2O (р)

Другий спосіб:

CO (г) + 0.5 O2 (г) = CO2 (г)

Zn (тв) + CO2 (г) = ZnO (тв) + CO (г)

Варіант 15

Перший спосіб:

Fe (тв) + 2 S (тв) = FeS2 (тв)

FeS2 (тв) + 11 O2 (г) = 8 SO2 (г) + 2 Fe2O3 (тв)

Другий спосіб:

H2SO4 (р) = SO3 (г) + H2O (р)

2 SO3 (г) = 2 SO2 (г) + O2 (г)

Варіант 16

Перший спосіб:

3 NO2 (г) + H2O (г) = HNO3 (р) + NO (г)

NaOH (р) + HNO3 (р) = NaNO3 (тв) + H2O (р)

Другий спосіб:

Na2CO3 (тв) + Ca(OH)2 (тв) = CaCO3 (тв) + 2 NaOH (тв)

NaOH (тв) + HNO3 (р) = NaNO3 (тв) + H2O (р)

Варіант 17

Перший спосіб:

Al2(SO4)3 (тв) + 6 H2O (р) = 2 Al(OH)3 (тв) + 3 H2SO4 (р)

Al(OH)3 (тв) = Al2O3 (тв) + 3 H2O (р)

Другий спосіб:

2 AlCl3 (тв) = 2 Al (тв) + 3 Cl2 (г)

4 Al (тв) + 3 O2 (г) = 2 Al2O3 (тв)

Варіант 18

Перший спосіб:

NaOH (р) + HNO3 (р) = NaNO3 (р) + H2O (р)

NaNO3 (р) + KCl (р) = KNO3 (р) +NaCl (тв)

Другий спосіб:

NO (г) + 0,5 O2 (тв) = NO2 (г)

2 KO2 (тв) + 2 NO2 (г) = 2 KNO3 (р) + O2 (г)

Варіант 19

Перший спосіб:

S (тв) + O2 (г) = SO2 (г)

SO2 (г) + 0,5 O2 (г) = SO3 (г)

Другий спосіб:

NO (г) + 0,5 O2 (г) = NO2 (г)

SO2 (г) + NO2 (г) = SO3 (г) + NO (г)

Варіант 20

Перший спосіб:

BaO (тв) + 2 HCl (р) = BaCl2 (р) + H2O (р)

BaCl2 (р) + H2SO4 (р) = BaSO4 (тв) + 2 HCl (р)

Другий спосіб:

2 NaOH (р) + H2SO4 (р) = Na2SO4 (тв) + 2 H2O (р)

BaCl2 (р) + Na2SO4 (тв) = BaSO4 (тв) + 2 NaCl (р)

Варіант 21

Перший спосіб:

CdO (тв) + 2 HCl (р) = CdCl2 (тв) + H2O (р)

CdCl2 (тв) + CaO (тв.) = CdO (тв) + CaCl2 (тв)

Другий спосіб:

Cd (тв) + H2S (г) = CdS (тв) + 2 H2O (р)

2 CdS (тв) + O2 (г) = CdO (тв) + 2 SO2 (г)

Варіант 22

Перший спосіб:

NH4Cl (р) = NH3 (г) + HCl (р)

CaCO3 (тв) + 2 HCl (р) = CaCl2 (тв) + CO2 (г) + H2O (р)

Другий спосіб:

CaSO4 (тв) + 2 NaOH (р) = Ca(OH)2 (тв) + Na2SO4 (р)

Ca(OH)2 (тв) + 2 HCl (р) = CaCl2 (тв) + 2 H2O (р)

Варіант 23

Перший спосіб:

BаО (тв) + Н2О (р) = Bа(ОН)2 (тв)

Bа(ОН)2 (тв) + СО2 (г) = BаСО3 (тв) + Н2О (р)

Другий спосіб:

MgCl2 (р) + Bа(ОН)2 (тв) = Mg(OH)2 (тв) + BaCl2 (р)

BaCl2 (р) + Na2CO3 (тв) = СаСО3 (тв) + 2 NaCl (р)

Варіант 24

Перший спосіб:

N2 (г) + 3 H2 (г)= 2 NH3 (г)

NH3 (г) + HNO3 (р) = NH4NO3 (тв)

Другий спосіб:

Ca(OH)2 (тв) + 2 HNO3 (р) = Ca(NO3)2 (р) + 2 H2O (р)

Ca(NO3)2 (тв) + (NH4)2SO4 (тв) = 2 NH4NO3 (тв)+ CaSO4 (тв)

Варіант 25

Перший спосіб:

CaO (тв) + 3 С (тв)= CaC2 (тв) + CO (г)

CO (г) + 2 H2 (г) = CH3OH (р)

Другий спосіб:

CH4 (г) + H2O (г) = СО (г) + 3 H2 (г)

СО (г) + 2 H2 (г) = CH3OH (р)

Варіант 26

Перший спосіб:

2 NO (г) + O2 (г) = 2 NO2 (г)

3 NO2 (г) + H2O (г) = 2 HNO3 (р) + NO (г)

Другий спосіб:

2 NO2 (г) + Na (тв) = NО (г) + NaNO3 (р)

2 NaNO3 (р) + H2SO4 (р) = 2 HNO3 (р) + Na2SO4 (тв)

Варіант 27

Перший спосіб:

NH3 (г) + HCl (р) = NH4Cl (р)

2 NH4Cl (р) + Na2SO4 (тв) = (NH4)2SO4 (тв) + 2 NaCl (р)

Другий спосіб:

N2 (г) + 3 H2 (г) = 2 NH3 (г)

2 NH3 (г) + H2SO4 (р) = (NH4)2SO4 (тв)

Варіант 28

Перший спосіб:

С (тв) + H2O (г) = CO (г) + H2 (г)

2 CO (г) + O2 (г) = 2 СO2 (г)

Другий спосіб:

C (тв) + 0,5 О2 (г) = CO (г)

CO (г) + H2O (г) = СO2 (г) + H2 (г)

Варіант 29

Перший спосіб:

MgCl2 (р) + 2 KOH (р) = Mg(OH)2 (тв) + 2 KCl (р)

Mg(OH)2 (тв) = MgO (тв) + H2O (г)

Другий спосіб:

Mg (тв) + 2 HCl (р) = MgCl2 (р) + H2 (г)

MgCl2 (р) + H2O (г) = MgO (тв) + HCl (р)

Варіант 30

Перший спосіб:

N2 (г) + 3 H2 (г) = 2 NH3 (г)

8 NH3 (г) + 3 Cl2 (г) = 6 NH4Cl (р) + N2 (г)

Другий спосіб:

H2 (г) + Cl2 (г) = 2 HCl (г)

NH3 (г) + HCl (г) = NH4Cl (р)

Варіант 31

Перший спосіб:

Mg(OH)2 (тв) = MgO (тв) + H2O (г)

MgO (тв) + CO2 (г) = MgCO3 (тв)

Другий спосіб:

MgO (тв) + 2 HCl (р) = MgCl2 (р) + H2O (р)

MgCl2 (р) + Na2CO3 (тв) = MgCO3 (тв) + 2 NaCl (р)

Варіант 32

Перший спосіб:

Ca(OH)2 (тв) + CO2 (г) = CaCO3 (тв) + H2O (р)

CaCO3 (тв) + 2 HNO3 (р) = Ca(NO3)2 (тв) + CO2 (г) + H2O (р)

Другий спосіб:

енергоємність гіббс синтез аміак

CaCO3 (тв) + H2S (г) = CaS (тв) + H2O (р) + CO2 (г)

CaS (тв) + 4 HNO3 (р) = Ca(NO3)2 (тв) + S (тв) + 2 NO2 (г) + 2 H2O (р)

Варіант 33

Перший спосіб:

H2 (г) + 0,5 O2 (г) = H2O (р)

Ti (тв) + 2 H2O (г) = TiO2 (тв) + 2 H2 (г)

Другий спосіб:

Ti (тв) + 2 Cl2 (г) = TiCl4 (тв)

TiCl4 (тв) + 2 H2O (г) = TiO2 (тв) + 4 HCl (р)

Варіант 34

Перший спосіб:

2 NaCl (р) + 2 H2O (р) = 2 NaOH (р) + Cl2 (г) + H2 (г)

H2 (г) + Cl2 (г) = 2 HCl (г)

Другий спосіб:

H2 (г) + 0,5 O2 (г) = H2O (г)

2 Cl2 (г) + 2 H2O (г) = 4 HCl (г) + O2 (г)

Варіант 35

Перший спосіб:

CO2 (г) + 3 H2 (г) = CH3OH (р) + H2O (г)

CH3OH (р) + O2 (г) = 2 HCHO (р) + 2 H2O (г)

Другий спосіб:

2 NaOH (р) + CH3COOH (р) = Na2CO3 (тв) + СH4 (г) + H2O (р)

CH4 (г) + O2 (г) = HCHO (р) + H2O (г)

Список літератури

1. Ефимова А.И. Свойства неорганических соединений / А.И. Ефимова. - Л.: Химия, 1983. - 392 с.

2. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций / В.А. Киреев. - М.: Химия, 1970. - 210 с.

3. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика / М.Х. Карапетьянц. - Химия, 1975. - 584 с.

4. Янковский Н.А. Аммиак. Вопросы технологии / Н.А. Янковский. - Донецк: ГИК "Новая печать", 2001. - 497 с.

5. Наринский Г.Б. Ректификация воздуха / Г.Б. Наринский. - М.: Машиностроение, 1988. - 248 с.

Размещено на Allbest.ru

...