2013年化工工程師物料能量平衡試題及解析2

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　　1-3 硫酸鋁可由含Al2O3的混合物與H2SO4反應制得。反應方程如下：

　　Al2O3混合物中含雜質44.6%(質量百分數，下同)，原料硫酸為80% H2SO4，其余為H2O。應用1100kg Al2O3，2510kg 80% H2SO4。則過量的一種原料的轉化率是( )。假定Al2O3全部轉化。

　　A.70.42%

　　B.87.4%

　　C.69.96%

　　D.29.13%

　　答案：1-3 B

　　B.答案正確。

　　按反應方程式和已知條件計算如下：

　　Al2O3相對分子質量為102，Al2(SO4)3相對分子質量為342，H2SO4相對分子質量為98。

　　加入硫酸量(80%)為2510kg，含純H2SO4量為

　　2510×0.8=2008 kg=20.49kmol

　　加入原料Al2O3混合物1100kg，含純Al2O3為

　　1100×0.554=609.4 kg=5.97kmol

　　參加反應的H2SO4量應為5.97×3=17.91kmol

　　在反應系統(tǒng)中H2SO4過量，過量20.49-17.91=2.58kmol

　　H2SO4轉化率為

　　A.答案錯誤。將Al2O3原料中雜質含量44.6%看成Al2O3含量，則參加反應的Al2O3的量為1100×0.446=490.6 kg=4.81kmol

　　需要H2SO4量為4.81×3=14.43kmol

　　H2SO4過量為20.49-14.43=6.06kmol

　　H2SO4的轉化率為

　　C.答案錯誤。將原料80%的硫酸看作是純H2SO4計算，即2510 kg的純H2SO4為25.6 kmol

　　硫酸的轉化率為：

　　D.答案錯誤。計算中沒有注意反應方程式中各化合物的系數平衡關系，即每一個摩爾的Al2O3反應需要3個摩爾的H2SO4。而做題時，用每一個摩爾的Al2O3反應需要的是1個摩爾的H2SO4。即5.97kmol Al2O3反應需要5.97 kmolH2SO4。

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