В полом технологическом аппарате ёмкостью V1 л (столбец 3), рассчитанном на максимальное давление p1 атм. (столбец 4) проводят исследования по определению пожаровзрывоопасных показателей взрывчатого вещества. Задания: (Решение → 35321)

Заказ №38828

В полом технологическом аппарате ёмкостью V1 л (столбец 3), рассчитанном на максимальное давление p1 атм. (столбец 4) проводят исследования по определению пожаровзрывоопасных показателей взрывчатого вещества. Задания: 1.Определить максимальную массу вещества, которую можно подавать в технологический аппарат, если разложение этого вещества при взрыве протекает по реакции, указанной в варианте задания (температура взрыва t oC – столбец 5)? 2.Определить объем газа (приведенный к н.у.), который получается при взрыве 1 кг взрывчатого вещества. 3.Определить теплоту взрывчатого разложения вещества (∆H х. р.), оцените, не прибегая к расчётам, ΔS 0 х.р.. 4.Какие процессы окисления и восстановления соответствуют уравнению реакции.

Таблица 7.1 – Исходные данные № варианта Уравнение реакции, протекающей при взрыве V1, л p1, атм t oC 1 2 3 4 5 10. нитроглицерин (в динамите с 25% кремнезёма) 2C3H5O3(NO2)3 = 6CO2 + 5H2Oг + 3N2 + 0,5O2 0,40 80 2940

Решение:

1. Определение максимальной массы вещества, которую можно подавать в технологический аппарат Уравнение реакции, протекающей при взрыве нитроглицерина (в динамите с 25% кремнезёма) заданном объеме аппарата 2C3H5O3(NO2)3 = 6CO2 + 5H2Oг + 3N2 + 0,5O2 или C3H5O3(NO2)3 = 3CO2 + 2,5H2Oг + 1,5N2 + 0,25O2 Закон парциальных давлений гласит: общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих данную смесь, то есть Робщ = Р1 + Р2 + . . + Рп Из формулировки закона следует, что парциальное давление представляет собой частичное давление, создаваемое отдельным газом. И действительно, парциальное давление - это такое давление, которое бы создавал данный газ, если бы он один занимал весь объем [2]. Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля – Мариотта и Гей-Люссака (объединённый газовый закон): 56 𝑃 ∙ 𝑉 𝑇 = 𝑃0 ∙ 𝑉0 𝑇0 где Р=80атм=8080 кПа – заданное давление; V –объем газа, м3 при данной температуре Т = 2940℃ = 3213 К; Р0,V0, Т0 – давление и объем газа при нормальных условиях. При нормальных условиях (Т0=0 0C = 273 К, Р0=1 атм = 101,3 кПа) 1 моль любого газа занимает объем V0=22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа (Vm=22,4 л/моль ). Закон Авогадро гласит: при одинаковых условиях (температуре, давлении) в равных объемах любых газов содержится одинаковое число молекул [2]. Следствие закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объём. Зная молярный объем газа, можно рассчитать объем газа, по формуле: 𝑉газа = 𝑉𝑚 ∙ 𝑛газа где 𝑛газа - количество моль газа Используя закон Бойля-Мариотта, вычислим объем газовой смеси при заданной температуре и давлении. 𝑉гс = 𝑃0 ∙ 𝑉0 ∙ 𝑇 𝑇0 ∙ 𝑃 = 101,0 ∙ 22,4 ∙ 3213 273 ∙ 8080 = 3,30 л Поскольку полый объем технологического аппарата составляет 0,4л, то вычислим, сколько моль газовой смеси образуется в данном объеме. 1 моль – 3,30 литра газовой смеси х моль – 0,4 литра газовой смеси 𝑛гсм = 0,4 3,30 = 0,12 моль Согласно уравнению реакции, 1 моль нитроглицерина C3H5O3(NO2)3, образует 1 моль газовой смеси, следовательно, нитроглицерина тоже должно быть не более 0,12 моль. Молярная масса нитроглицерина М(𝐶3𝐻5𝑂3 (𝑁𝑂2 )3 ) = 3 ∙ 12 + 5 ∙ 1 + 3 ∙ 16 + 3 ∙ (14 + 2 ∙ 16) = 227 г/моль 1 моль нитроглицерина – 227г 0,12 моль нитроглицерина – m г 𝑚нг = 0,12 ∙ 227 1 = 27,24 г Ответ: максимальная масса нитроглицерина, которую можно подавать в технологический аппарат m=27,24 г 57 2.Определение объема газа (приведенного к н.у.), который получается при взрыве 1 кг взрывчатого вещества (нитроглицерина) Вычислим количество моль нитроглицерина при его массе 1 кг 1 моль нитроглицерина-----227г х моль нитроглицерина-----1000г 𝑛нг = 1 ∙ 1000 227 = 4,405 моль Следовательно, в результате реакции образуется 4,405 моль газовой смеси. Вычислим объем газовой смеси, который получится в результате взрыва при заданных условиях 1 моль газовой смеси ----------3,30 л (см. п.1 задачи) 4,405 моль газовой смеси -----х л 𝑉гс = 4,405 ∙ 3,30 1 = 14,54 л Вычислим объем полученной газовой смеси, приведенный к нормальным условиям из уравнения закона Бойля – Мариотта и Гей-Люссака