2013年化工工程师物料能量平衡试题及解析2

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　　1-3 硫酸铝可由含Al2O3的混合物与H2SO4反应制得。反应方程如下：

　　Al2O3混合物中含杂质44.6%(质量百分数，下同)，原料硫酸为80% H2SO4，其余为H2O。应用1100kg Al2O3，2510kg 80% H2SO4。则过量的一种原料的转化率是( )。假定Al2O3全部转化。

　　A.70.42%

　　B.87.4%

　　C.69.96%

　　D.29.13%

　　答案：1-3 B

　　B.答案正确。

　　按反应方程式和已知条件计算如下：

　　Al2O3相对分子质量为102，Al2(SO4)3相对分子质量为342，H2SO4相对分子质量为98。

　　加入硫酸量(80%)为2510kg，含纯H2SO4量为

　　2510×0.8=2008 kg=20.49kmol

　　加入原料Al2O3混合物1100kg，含纯Al2O3为

　　1100×0.554=609.4 kg=5.97kmol

　　参加反应的H2SO4量应为5.97×3=17.91kmol

　　在反应系统中H2SO4过量，过量20.49-17.91=2.58kmol

　　H2SO4转化率为

　　A.答案错误。将Al2O3原料中杂质含量44.6%看成Al2O3含量，则参加反应的Al2O3的量为1100×0.446=490.6 kg=4.81kmol

　　需要H2SO4量为4.81×3=14.43kmol

　　H2SO4过量为20.49-14.43=6.06kmol

　　H2SO4的转化率为

　　C.答案错误。将原料80%的硫酸看作是纯H2SO4计算，即2510 kg的纯H2SO4为25.6 kmol

　　硫酸的转化率为：

　　D.答案错误。计算中没有注意反应方程式中各化合物的系数平衡关系，即每一个摩尔的Al2O3反应需要3个摩尔的H2SO4。而做题时，用每一个摩尔的Al2O3反应需要的是1个摩尔的H2SO4。即5.97kmol Al2O3反应需要5.97 kmolH2SO4。

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