精细化学品计算题.doc

精细化学品合成原理与工艺习题六、计算题：1、100mol苯胺在用浓硫酸进行溶剂烘培磺化时，反应物中含89mol对氨基苯磺酸，2mol苯胺，另外还有一定数量的焦油物等副产物。试求苯胺的转化率、生成对氨基苯磺酸的选择性和理论收率。 解：苯胺的转化率 ， 生成对氨基苯磺酸的选择性和理论效率： 或 2、在苯的一氯化制氯苯时，为了减少二氯苯的生成量，每100mol苯用40mol氯气，反应产物中含38mol氯苯，1mol二氯苯，还有61mol未反应的苯，经分离后可回收60mol苯，损失1mol苯，试求苯的单程转化率、总转化率、生成氯苯的选择性及生成氯苯的总收率。 解：苯的单程转化率 ， 苯的总转化率 生成氯苯的选择性，生成氯苯的总收率或 3、在实际生产中，300kg对硝基甲苯（分子量为137）用20的发烟硫酸800kg在100125进行一磺化制2甲基5硝基苯磺酸，试计算其废酸的值和（H2SO4）（H2SO4）+（H2O）。 解：对硝基甲苯的量3001372.19kmol 800kg20发烟硫酸含H2SO4800104.5836kg一磺化消耗H2SO42.1998214.62kg 即 （H2SO4）（H2SO4）（H2O）99.444、欲配置1000kg质量分数为100的H2SO4，要用多少千克质量分数为98的硫酸和多少千克质量分数为20的发烟硫酸？ 解：20发烟硫酸换算成H2SO4的百分含量为： （H2SO4）1000.225 （SO3）1000.2250.2104.5设用98的硫酸Xkg，则发烟硫酸为（1000-X）kg 98X+104.5（1000X）1000100解得 X692.3kg 1000X307.7kg 即要用692.3kg98的硫酸和307.7kg质量分数为20的发烟硫酸。5、用600kg质量分数为98的硫酸和500kg的质量分数为20的发烟硫酸，试计算所配硫酸的质量百分比浓度？（以c（H2SO4）表示） 解：20发烟硫酸换算成H2SO4的百分含量为： （H2SO4）1000.225 （SO3）1000.2250.2104.5 所配硫酸的质量分数为 （H2SO4）6、设1kmol萘在一硝化时用质量分数为98硝酸和98硫酸，要求混酸的脱水值为1.35，硝酸比为1.05，试计算要用98硝酸和98硫酸各多少千克?（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环非酸的组成相同）。 解：100的硝酸用量1.05kmol1.056366.15kg 98的硝酸用量66.150.9867.5kg所用硝酸中含水量67.5066.151.35kg理论消耗HNO31.00kmol63.00kg剩余HNO366.1563.003.15kg反应生成水1.00kmol18.00kg 设所用98的硫酸的质量为xkg；所用98硫酸中含水为0.02xkg,则D.V.S.解得x27.41kg即所用98硫酸的质量为27.41kg7、设1kmol萘在一硝化时用质量分数为98硝酸和98硫酸，要求混酸的脱水值为1.2，硝酸比为1.05，试计算要用98硝酸和98硫酸各多少千克?（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环废酸的组成相同） 解：100的硝酸用量1.05kmol1.056366.15kg 98的硝酸用量66.150.9867.5kg所用硝酸中含水量67.5066.151.35kg 理论消耗HNO31.00kmol63.00kg剩余HNO366.1563.003.15kg反应生成水1.00kmol18.00kg设所用98的硫酸的质量为xkg；所用98硫酸中含水为0.02xkg,则 D.V.S.，解得x26.51kg即所用98硫酸的质量为26.51kg8、设1kmol萘在一硝化时用质量分数为98硝酸和98硫酸，要求混酸的脱水值为1.35，硝酸比为1.05，试计算要用98硫酸多少千克?（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环非酸的组成相同）解：100的硝酸用量1.05kmol1.056366.15kg 98%的硝酸用量66.15/0.9867.5kg所用硝酸中含水量67.5066.151.35kg 理论消耗HNO31.00kmol63.00kg剩余HNO366.1563.003.15kg 反应生成水1.00kmol18.00kg 设所用98的硫酸的质量为xkg；所用98硫酸中含水为0.02xkg, 则D.V.S.解得x27.41kg 即所用98硫酸的质量为27.41kg9、设1kmol萘在一硝化时用质量分数为98硝酸和98硫酸，要求混酸的脱水值为1.35，硝酸比为1.05，试计算所配混酸的质量组成。（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环非酸的组成相同） 解：100的硝酸用量1.05kmol1.056366.15kg 98%的硝酸用量66.15/0.9867.5kg所用硝酸中含水量67.5066.151.35kg 理论消耗HNO31.00kmol63.00kg剩余HNO366.1563.003.15kg 反应生成水1.00kmol18.00kg 设所用98的硫酸的质量为xkg；所用98硫酸中含水为0.02xkg, 则 D.V.S.解得x27.41kg；所用98硫酸的质量为27.41kg；混酸中含H2SO427.410.9826.86kg；所用98硫酸中含水27.4126.860.55kg；故混酸中含水1.350.551.90kg混酸质量67.527.4194.91kg；混酸组成（质量分数）：H2SO4 28.30；HNO3 69.70 ；H2O 2.010、60时甲醇的饱和蒸汽压是83.4kPa，乙醇的饱和蒸汽压是47.0kPa，二者可形成理想液态混合物，若混合物的组成质量百分比各50，求60时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。解：由题意可设甲醇为A物质，乙醇为B物质，MA32，MB46 根据Raoult定律，易得 ； ；11、苯在并流沸腾一氯化时，氯化液的质量分数组成是苯72，氯苯28，沸腾温度80，在80时苯、氯苯的蒸汽压分别为101.3kPa、19.3kPa,按Raoult定律计算此混合物的平衡蒸气组成之比。（苯/氯苯）解：由题意可设苯为A物质，氯苯为B物质，MA78，MB112.5 根据Raoult定律，易得 ； ； ； 或 12、60时甲醇和乙醇可形成理想液态混合物，甲醇、乙醇的饱和蒸汽压分别为83.4kPa、 47.0kPa，若混合物的组成质量百分比各50，求60时此混合物的平衡蒸气组成之比。（平衡蒸气组成以摩尔分数表示）解：由题意可设甲醇为A物质，乙醇为B物质，MA32，MB46 根据Raoult定律，易得 ； ； 或 13、在80时苯、氯苯的蒸汽压分别为101.3kPa、19.3kPa，苯在并流沸腾一氯化时，氯化液的质量分数组成是苯80，氯苯20（沸腾温度80），按Raoult定律计算此混合物的平衡蒸气组成。解：由题意可设苯为A物质，氯苯为B物质，MA78，MB112.5 根据Raoult定律，易得 ； ； 14、用浓硫酸对苯胺进行溶剂烘培磺化时，设苯胺的量为1000mol，反应物中含910mol对氨基苯磺酸，25mol苯胺，另外还有一定数量的焦油物等副产物。试求苯胺的转化率、生成对氨基苯磺酸的选择性和理论收率。解：苯胺的转化率 ； 生成对氨基苯磺酸的选择性和理论效率： 或 15、在苯的一氯化制氯苯时，为了减少二氯苯的生成量，每100mol苯用40mol氯气，反应产物中含38mol氯苯，1mol二氯苯，还有61mol未反应的苯，经分离后可回收60mol苯，损失1mol苯，试求苯的单程转化率、总转化率及生成氯苯的选择性。解：苯的单程转化率 ； 苯的总转化率 生成氯苯的选择性16、200mol苯胺在用浓硫酸进行溶剂烘培磺化时，反应物中含178mol对氨基苯磺酸，2mol苯胺，另外还有一定数量的焦油物等副产物。试求苯胺的转化率、生成对氨基苯磺酸的选择性和理论收率。解：苯胺的转化率 ； 生成对氨基苯磺酸的选择性和理论效率： 或 17、在苯的一氯化制氯苯时，如果每200mol苯用80mol氯气，反应产物中含76mol氯苯，2mol二氯苯，还有122mol未反应的苯，经分离后可回收120mol苯，损失2mol苯，试求苯的单程转化率、总转化率、生成氯苯的选择性及生成氯苯的总收率。解：苯的单程转化率 ； 苯的总转化率 生成氯苯的选择性；生成氯苯的总收率或 18、在实际生产中，600kg对硝基甲苯（分子量为137）用20的发烟硫酸1600kg在100125进行一磺化制2-甲基-5-硝基苯磺酸，试计算其废酸的值和（H2SO4）（H2SO4）+（H2O）。解：对硝基甲苯的量6001374.38kmol1600kg20%发烟硫酸含H2SO41600104.51672kg一磺化消耗H2SO44.3898429.24kg即 （H2SO4）（H2SO4）（H2O）99.4419、欲配置2000kg质量分数为100的H2SO4，要用多少千克质量分数为98的硫酸和多少千克质量分数为20的发烟硫酸？ 解：20发烟硫酸换算成H2SO4的百分含量为： （H2SO4）1000.225 （SO3）1000.2250.2104.5设用98的硫酸Xkg，则发烟硫酸为（1000X）kg98X+104.5（2000X）2000100解得