Dióxido de carbono Dióxido de carbono
El lugar más importante entre los gases técnicos lo ocupa el dióxido de carbono (dióxido de carbono, dióxido de carbono), se utiliza ampliamente en casi todos los sectores de la industria y el complejo agroindustrial. El CO 2 representa el 10% del mercado total de gases técnicos, lo que sitúa a este producto a la par de los principales productos de separación de aire.
Instrucciones de uso dióxido de carbono en varios estados de agregación son diversos: industria alimentaria, gases y mezclas de soldadura, extinción de incendios, etc. Su fase sólida, el hielo seco, se utiliza cada vez más, desde la congelación, briquetas secas hasta la limpieza de superficies (granallado).
Recibo
El dióxido de carbono no se puede obtener del exterior debido a que casi no hay dióxido de carbono en la atmósfera. Los animales y los humanos lo reciben a través de la descomposición completa de los alimentos, ya que las proteínas, grasas y carbohidratos, construidos a base de carbono, forman dióxido de carbono (CO 2) cuando se queman con la ayuda del oxígeno en los tejidos.
En la industria, el dióxido de carbono se obtiene de los gases de los hornos, de los productos de descomposición de los carbonatos naturales (piedra caliza, dolomita). El gas producido durante la fermentación alcohólica se utiliza con fines alimentarios. El dióxido de carbono también se produce en las plantas de separación de aire como subproducto de oxígeno puro, nitrógeno y argón. En condiciones de laboratorio, se obtienen pequeñas cantidades de CO 2 haciendo reaccionar carbonatos y bicarbonatos con ácidos, por ejemplo, mármol, tiza o sosa con ácido clorhídrico. Las fuentes secundarias de producción de CO 2 son los productos de combustión; fermentación; producción de amoníaco líquido; unidades de reforma; producción de etanol; fuentes naturales.
Cuando se produce dióxido de carbono a escala industrial, se utilizan tres grupos principales de materias primas.
Grupo 1- fuentes de materias primas a partir de las cuales se puede producir CO 2 puro sin equipo especial para aumentar su concentración:
- gases de industrias químicas y petroquímicas que contienen entre 98 y 99 % de CO 2;
- gases de fermentación alcohólica en cervecerías, plantas de alcohol e hidrólisis con 98-99% de CO 2;
- gases de fuentes naturales con 92-99% CO 2.
Grupo 2- fuentes de materias primas cuyo uso garantiza la producción de CO 2 puro:
- Gases de industrias químicas menos comunes que contienen entre 80 y 95% de CO 2.
grupo 3- fuentes de materias primas cuyo uso permite producir CO 2 puro únicamente con la ayuda de equipos especiales:
- mezclas de gases compuestas principalmente de nitrógeno y dióxido de carbono (productos de la combustión de sustancias que contienen carbono que contienen entre un 8 y un 20% de CO 2;
- gases de escape de fábricas de cal y cemento con 30-40% de CO 2;
- gases de cabeza de altos hornos con 21-23% de CO 2;
- compuesto principalmente de metano y dióxido de carbono y que contiene importantes mezclas de otros gases (biogás y gas de vertedero de biorreactores con un 30-45 % de CO 2;
- gases asociados durante la producción de gas natural y petróleo que contienen entre un 20 y un 40% de CO 2.
Solicitud
Según algunas estimaciones, el consumo de CO2 en el mercado mundial supera los 20 millones de toneladas al año. Entonces nivel alto El consumo está influenciado por las necesidades. Industria de alimentos y empresas petroleras, tecnologías de carbonatación de bebidas y otras necesidades industriales, por ejemplo, reducción del valor de Ph de las plantas de tratamiento de agua, problemas metalúrgicos (incluido el uso de gas de soldadura), etc.
El consumo de dióxido de carbono crece constantemente a medida que se amplía el ámbito de su aplicación, abarcando tareas que van desde fines industriales hasta la producción de alimentos - conservación de alimentos, en ingeniería mecánica desde la producción de soldadura y la preparación de mezclas protectoras de soldadura hasta la limpieza de las superficies de las piezas con hielo seco. gránulos, en agricultura para la alimentación de plantas, en la industria del gas y del petróleo, para la extinción de incendios.
Principales aplicaciones del CO 2:
- en ingeniería mecánica y construcción (para soldadura, etc.);
- para aterrizaje en frío de piezas de máquinas;
- en procesos de afilado fino;
- para soldadura eléctrica, basado en el principio de proteger el metal fundido de efectos dañinos aire atmosférico;
- en metalurgia;
- soplar gas dióxido de carbono a través de moldes;
- en la producción de aluminio y otros metales fácilmente oxidables;
- en agricultura para crear lluvia artificial;
- en ecología reemplaza potente ácidos minerales neutralizar aguas residuales alcalinas;
- en la fabricación de medios contra incendios;
- utilizado en extintores de dióxido de carbono como agente extintor de incendios, deteniendo eficazmente el proceso de combustión;
- en perfumería en la fabricación de perfumes;
- en la industria minera;
- utilizando el método de explosión de roca sin llama;
- en la industria alimentaria;
- utilizado como conservante e indicado en el envase con el código E290;
- como agente leudante de masa;
- para la producción de bebidas carbonatadas;
La carbonatación de bebidas puede ocurrir de dos maneras:
- En la elaboración de dulces populares y aguas minerales usado metodo mecanico carbonatación, que implica saturar un líquido con dióxido de carbono. Esto requiere equipos especiales (sifones, acratóforos, saturadores) y cilindros con dióxido de carbono comprimido.
- En químicamente La carbonatación se produce durante el proceso de fermentación. Esto produce vino champagne, cerveza, kvas de pan. El dióxido de carbono en el agua con gas se obtiene como resultado de la reacción de la soda con un ácido, acompañada de la rápida liberación de dióxido de carbono.
CO 2 como gas de soldadura
Desde 1960, se ha generalizado la soldadura de aceros aleados y al carbono en un ambiente de dióxido de carbono (CO 2), que cumple con los requisitos de GOST 8050. Últimamente El uso de mezclas de gases de soldadura de argón y helio está cada vez más extendido en las tecnologías de soldadura de las empresas de construcción de maquinaria, mientras que muchas de las mezclas de gases más populares incluyen una pequeña cantidad de gases activos (CO 2 u O 2) necesarios para estabilizar el arco de soldadura. Sin embargo, al soldar aceros al carbono y de baja aleación de las principales clases estructurales en las empresas rusas, el principal gas protector sigue siendo el dióxido de carbono CO 2, lo que se explica propiedades físicas de este gas de protección y su disponibilidad.
En la industria, los principales métodos para producir dióxido de carbono CO2 son su producción como subproducto de la reacción de conversión de metano CH4 en hidrógeno H2, reacciones de combustión (oxidación) de hidrocarburos, la reacción de descomposición de piedra caliza CaCO3 en cal CaO y agua. H20.
CO2 como subproducto del reformado con vapor de CH4 y otros hidrocarburos en hidrógeno H2
El hidrógeno H2 es requerido por la industria, principalmente para su uso en el proceso de producción de amoniaco NH3 (proceso Haber, reacción catalítica de hidrógeno y nitrógeno); Se necesita amoníaco para la producción de fertilizantes minerales y ácido nítrico. Se puede producir hidrógeno. diferentes caminos, incluida la electrólisis del agua, amada por los ecologistas; sin embargo, desafortunadamente, en este momento, todos los métodos de producción de hidrógeno, excepto el reformado de hidrocarburos, son absolutamente injustificados económicamente en la escala de producción a gran escala, a menos que haya un exceso de " electricidad gratuita” en el lugar de producción. Por lo tanto, el método principal para producir hidrógeno, durante el cual también se libera dióxido de carbono, es el reformado de metano con vapor: a una temperatura de aproximadamente 700...1100°C y una presión de 3...25 bar, en presencia de Como catalizador, el vapor de agua H2O reacciona con el metano CH4 con la liberación de gas de síntesis (el proceso es endotérmico, es decir, se produce con la absorción de calor):
CH4 + H2O (+ calor) → CO + 3H2
El propano se puede reformar con vapor de manera similar:
С3H8 + 3H2O (+ calor) → 2CO + 7H2
Y también etanol (alcohol etílico):
C2H5OH + H2O (+ calor) → 2CO + 4H2
Incluso la gasolina se puede reformar con vapor. La gasolina contiene más de 100 diferentes compuestos químicos, las reacciones de reformado con vapor de isooctano y tolueno se muestran a continuación:
C8H18 + 8H2O (+ calor) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ calor) → 7CO + 11H2
Entonces, en el proceso de reformado con vapor de uno u otro combustible de hidrocarburos, hidrógeno y monóxido de carbono CO ( monóxido de carbono). En el siguiente paso del proceso de producción de hidrógeno, el monóxido de carbono, en presencia de un catalizador, sufre la reacción de mover un átomo de oxígeno O del agua al gas = el CO se oxida a CO2 y el hidrógeno H2 se libera en forma libre. La reacción es exotérmica y libera aproximadamente 40,4 kJ/mol de calor:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ calor)
En entornos industriales, el dióxido de carbono CO2 liberado durante el reformado con vapor de hidrocarburos se puede aislar y recolectar fácilmente. Sin embargo, el CO2 en este caso es un subproducto indeseable, simplemente se libera libremente a la atmósfera, aunque ahora la forma predominante de deshacerse del CO2 es indeseable desde el punto de vista medioambiental, y algunas empresas practican métodos más "avanzados". , como, por ejemplo, bombear CO2 a yacimientos petrolíferos en declive o inyectarlo en el océano.
Producción de CO2 a partir de la combustión completa de combustibles de hidrocarburos.
Al quemarse, es decir, oxidarse con una cantidad suficiente de oxígeno, se forman hidrocarburos como metano, propano, gasolina, queroseno, diesel, etc., dióxido de carbono y, habitualmente, agua. Por ejemplo, la reacción de combustión del metano CH4 se ve así:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
CO2 como subproducto de la producción de H2 por oxidación parcial del combustible
Aproximadamente el 95% del hidrógeno producido industrialmente en el mundo se produce mediante el método descrito anteriormente de reformado con vapor de combustibles de hidrocarburos, principalmente metano CH4 contenido en gas natural. Además del reformado con vapor, a partir de combustible de hidrocarburos se puede producir hidrógeno con una eficiencia bastante alta mediante el método de oxidación parcial, cuando el metano y otros hidrocarburos reaccionan con una cantidad de oxígeno insuficiente para la combustión completa del combustible (recuerde que en el proceso de reformado completo Al quemar combustible, descrita brevemente justo arriba, se obtiene dióxido de carbono (gas CO2 y agua H20). Cuando se suministra una cantidad de oxígeno menor que la estequiométrica, los productos de reacción son predominantemente hidrógeno H2 y monóxido de carbono, también conocido como monóxido de carbono CO; dióxido de carbono CO2 y algunas otras sustancias se producen en pequeñas cantidades. Dado que normalmente, en la práctica, este proceso no se lleva a cabo con oxígeno purificado, sino con aire, tanto a la entrada como a la salida del proceso hay nitrógeno, que no participa en la reacción.
La oxidación parcial es un proceso exotérmico, lo que significa que la reacción produce calor. La oxidación parcial normalmente ocurre mucho más rápido que el reformado con vapor y requiere un volumen de reactor más pequeño. Como se puede ver en las reacciones siguientes, la oxidación parcial inicialmente produce menos hidrógeno por unidad de combustible que el que se produce mediante el proceso de reformado con vapor.
Reacción de oxidación parcial del metano CH4:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ calor)
Propano C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ calor)
Alcohol etílico C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ calor)
Oxidación parcial de gasolina usando el ejemplo del isooctano y el tolueno, a partir de más de cien compuestos químicos presentes en la gasolina:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ calor)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ calor)
Para convertir CO en dióxido de carbono y producir hidrógeno adicional, se utiliza la reacción de cambio de oxígeno agua→gas, ya mencionada en la descripción del proceso de reformado con vapor:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ pequeña cantidad de calor)
CO2 procedente de la fermentación del azúcar
En la producción de bebidas alcohólicas y productos de panadería de masa de levadura, se utiliza el proceso de fermentación de azúcares: glucosa, fructosa, sacarosa, etc., con la formación de alcohol etílico C2H5OH y dióxido de carbono CO2. Por ejemplo, la reacción de fermentación de la glucosa C6H12O6 es:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Y la fermentación de fructosa C12H22O11 se ve así:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2
Equipos para la producción de CO2 fabricados por Wittemann
En la producción de bebidas alcohólicas, el alcohol resultante es un producto deseable e incluso, podría decirse, necesario de la reacción de fermentación. A veces se libera dióxido de carbono a la atmósfera y otras veces se deja en la bebida para carbonatarla. Al hornear pan ocurre lo contrario: se necesita CO2 para formar burbujas que hacen que la masa suba, y el alcohol etílico se evapora casi por completo durante el horneado.
Muchas empresas, principalmente destilerías, para las cuales el CO 2 es un subproducto completamente innecesario, han establecido su recolección y venta. El gas de los tanques de fermentación se suministra a través de trampas de alcohol al taller de dióxido de carbono, donde el CO2 se purifica, licua y embotella. De hecho, las destilerías son los principales proveedores de dióxido de carbono en muchas regiones y, para muchas de ellas, la venta de dióxido de carbono no es en absoluto la última fuente de ingresos.
Existe toda una industria en la producción de equipos para la separación de dióxido de carbono puro en cervecerías y fábricas de alcohol (Huppmann/GEA Brewery, Wittemann, etc.), así como su producción directa a partir de combustibles de hidrocarburos. Los proveedores de gas como Air Products y Air Liquide también instalan estaciones para separar el CO2 y luego purificarlo y licuarlo antes de llenarlo en cilindros.
CO2 en la producción de cal viva CaO a partir de CaCO3
El proceso para producir la cal viva ampliamente utilizada, CaO, también tiene dióxido de carbono como subproducto de la reacción. La reacción de descomposición de la piedra caliza CaCO3 es endotérmica, requiere una temperatura de aproximadamente +850°C y tiene el siguiente aspecto:
CaCO3 → CaO + CO2
Si la piedra caliza (u otro carbonato metálico) reacciona con un ácido, se libera dióxido de carbono H2CO3 como uno de los productos de la reacción. Por ejemplo, ácido clorhídrico El HCl reacciona con piedra caliza (carbonato de calcio) CaCO3 de la siguiente manera:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3
El ácido carbónico es muy inestable y, en condiciones atmosféricas, se descompone rápidamente en CO2 y agua H2O.
(IV), dióxido de carbono o dióxido de carbono. También se le llama anhídrido carbónico. Es un gas completamente incoloro, inodoro y de sabor amargo. El dióxido de carbono es más pesado que el aire y poco soluble en agua. A temperaturas inferiores a 78 grados centígrados, cristaliza y se vuelve como nieve.
Esta sustancia pasa del estado gaseoso al sólido, ya que no puede existir en estado líquido bajo presión atmosférica. Densidad del dióxido de carbono en condiciones normales es 1,97 kg/m3 - 1,5 veces mayor. El dióxido de carbono en forma sólida se llama "hielo seco". En estado líquido en el que se puede almacenar. largo tiempo, cambia cuando aumenta la presión. Echemos un vistazo más de cerca a esta sustancia y su estructura química.
El dióxido de carbono, cuya fórmula es CO2, está formado por carbono y oxígeno y se obtiene como resultado de la combustión o descomposición. materia orgánica. El monóxido de carbono se encuentra en el aire y bajo tierra. manantiales minerales. Los humanos y los animales también emiten dióxido de carbono cuando exhalan. Las plantas sin luz lo liberan y lo absorben intensamente durante la fotosíntesis. Gracias al proceso metabólico de las células de todos los seres vivos, el monóxido de carbono es uno de los principales componentes de la naturaleza circundante.
Este gas no es tóxico, pero si se acumula en altas concentraciones, puede comenzar la asfixia (hipercapnia) y, con su deficiencia, se desarrolla la condición contraria: la hipocapnia. El dióxido de carbono transmite y refleja los infrarrojos. Es el que incide directamente en el calentamiento global. Esto se debe al hecho de que el nivel de su contenido en la atmósfera aumenta constantemente, lo que conduce al efecto invernadero.
El dióxido de carbono se produce industrialmente a partir de humo o gases de hornos, o mediante la descomposición de carbonatos de dolomita y piedra caliza. La mezcla de estos gases se lava a fondo con una solución especial que consiste en carbonato de potasio. Luego, se convierte en bicarbonato y se descompone cuando se calienta, lo que produce la liberación de dióxido de carbono. El dióxido de carbono (H2CO3) se forma a partir del dióxido de carbono disuelto en agua, pero en condiciones modernas otros lo reciben, más métodos progresivos. Una vez purificado el dióxido de carbono, se comprime, se enfría y se bombea a cilindros.
En la industria, esta sustancia se utiliza amplia y universalmente. Los productores de alimentos lo utilizan como agente leudante (por ejemplo, para hacer masa) o como conservante (E290). Con la ayuda del dióxido de carbono, se producen diversas bebidas tónicas y refrescos, que tanto gustan no solo a los niños, sino también a los adultos. El dióxido de carbono se utiliza en la fabricación. bicarbonato, cerveza, azúcar, vinos espumosos.
El dióxido de carbono también se utiliza en la producción de extintores de incendios eficaces. Con la ayuda del dióxido de carbono, se crea un medio activo que es necesario para alta temperatura En el arco de soldadura, el dióxido de carbono se descompone en oxígeno y monóxido de carbono. El oxígeno interactúa con el metal líquido y lo oxida. El dióxido de carbono en latas se utiliza en pistolas y pistolas de aire comprimido.
Los modelistas de aviones utilizan esta sustancia como combustible para sus modelos. Con la ayuda del dióxido de carbono, es posible aumentar significativamente el rendimiento de los cultivos cultivados en un invernadero. También es muy utilizado en la industria en la que los productos alimenticios se conservan mucho mejor. Se utiliza como refrigerante en refrigeradores, congeladores, generadores eléctricos y otras centrales térmicas.
A escala industrial, el dióxido de carbono se puede obtener de las siguientes formas:
- de piedra caliza, que contiene hasta un 40% de CO 2, coque o antracita hasta un 18% de CO 2, cociéndolos en hornos especiales;
- en instalaciones que funcionan con el método del ácido sulfúrico debido a reacciones de interacción del ácido sulfúrico con una emulsión de tiza;
- de los gases que se forman durante la fermentación del alcohol, la cerveza y la descomposición de grasas;
- de los gases de combustión de calderas industriales que queman carbón, gas natural y otros combustibles. Los gases de combustión contienen entre un 12 y un 20 % de CO 2;
- de gases residuales de la producción química, principalmente amoníaco sintético y metanol. Los gases de escape contienen aproximadamente un 90% de CO 2 .
En este momento La forma más común de obtener dióxido de carbono es a partir de gases durante la fermentación.. El gas residual en estos casos es dióxido de carbono casi puro y es un subproducto barato de la producción.
En las plantas de hidrólisis, durante la fermentación de la levadura con aserrín, se liberan gases que contienen un 99% de CO 2.
1 - tanque de fermentación; 2 - tanque de gasolina; 3 - torre de lavado; 4 - precompresor; 5 - frigorífico tubular; 6 - separador de aceite; 7 - torre; 8 - torre; 9 - compresor de dos etapas; 10 - frigorífico; 11 - separador de aceite; 12 - tanque.
Esquema de producción de dióxido de carbono en plantas de hidrólisis.
El gas del tanque de fermentación 1 se suministra mediante bombas y, si hay suficiente presión, ingresa solo al tanque de gas 2, donde se separan las partículas sólidas. Luego, el gas ingresa a la torre de lavado 3, llena de coque o anillos cerámicos, donde es lavado por un contracorriente de agua y finalmente se libera de partículas sólidas e impurezas solubles en agua. Después del lavado, el gas ingresa al precompresor 4, donde se comprime a una presión de 400-550 kPa.
Dado que durante la compresión la temperatura del dióxido de carbono aumenta a 90-100°C, después del compresor el gas ingresa al refrigerador tubular 5, donde se enfría a 15°C. Luego, el dióxido de carbono se envía al separador de aceite 6, donde se separa el aceite que entró en el gas durante la compresión. Después de esto, el dióxido de carbono se purifica. soluciones acuosas oxidantes (KMnO 4, K 2 Cr 2 P 7, hipocromito) en la torre 7, y luego secado Carbón activado o gel de sílice en la torre 8.
Después de limpiar y secar, el dióxido de carbono ingresa a un compresor 9 de dos etapas. En la etapa I, se comprime a 1-1,2 MPa. Luego, el dióxido de carbono ingresa al refrigerador 10, donde se enfría de 100 a 15°C, pasa a través del separador de aceite 11 y entra a la segunda etapa del compresor, donde se comprime a 6-7 MPa, se convierte en dióxido de carbono líquido y se recoge en tanque 12, desde donde se realiza el reabastecimiento de combustible con cilindros estándar u otros contenedores (tanques).
DEFINICIÓN
Dióxido de carbono(dióxido de carbono, anhídrido carbónico, dióxido de carbono) – monóxido de carbono (IV).
Fórmula – CO 2. Masa molar – 44 g/mol.
Propiedades químicas del dióxido de carbono.
El dióxido de carbono pertenece a la clase de los óxidos ácidos, es decir. Al interactuar con el agua, forma un ácido llamado ácido carbónico. El ácido carbónico es químicamente inestable y en el momento de su formación se descompone inmediatamente en sus componentes, es decir, La reacción entre el dióxido de carbono y el agua es reversible:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (solución) ↔ H 2 CO 3 .
Cuando se calienta, el dióxido de carbono se descompone en monóxido de carbono y oxígeno:
2CO 2 = 2CO + O 2.
Como todos los óxidos ácidos, el dióxido de carbono se caracteriza por reacciones de interacción con óxidos básicos (formados únicamente por metales activos) y bases:
CaO + CO2 = CaCO3;
Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;
CO2 + NaOH (diluido) = NaHCO3;
CO 2 + 2NaOH (conc) = Na 2 CO 3 + H 2 O.
El dióxido de carbono no favorece la combustión, en él solo arden metales activos:
CO2 + 2Mg = C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).
El dióxido de carbono reacciona con sustancias simples como el hidrógeno y el carbono:
CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t, kat = Cu 2 O);
CO 2 + C = 2CO (t).
Cuando el dióxido de carbono reacciona con peróxidos de metales activos, se forman carbonatos y se libera oxígeno:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.
Una reacción cualitativa al dióxido de carbono es la reacción de su interacción con agua de cal (leche), es decir. con hidróxido de calcio, en el que se forma un precipitado blanco- carbonato de calcio:
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Propiedades físicas del dióxido de carbono.
El dióxido de carbono es una sustancia gaseosa sin color ni olor. Mas pesado que el aire. Térmicamente estable. Cuando se comprime y se enfría, se convierte fácilmente en líquido y de Estado sólido. El dióxido de carbono en estado agregado sólido se llama "hielo seco" y se sublima fácilmente a temperatura ambiente. El dióxido de carbono es poco soluble en agua y reacciona parcialmente con ella. Densidad – 1,977 g/l.
Producción y uso de dióxido de carbono.
Existen métodos industriales y de laboratorio para producir dióxido de carbono. Así, en la industria se obtiene quemando piedra caliza (1), y en el laboratorio por la acción de ácidos fuertes sobre sales de ácido carbónico (2):
CaCO3 = CaO + CO2 (t) (1);
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O (2).
El dióxido de carbono se utiliza en la alimentación (carbonatación de limonada), química (control de temperatura en la producción de fibras sintéticas), metalúrgica (protección ambiente, por ejemplo, precipitación de gas marrón) y otras industrias.
Ejemplos de resolución de problemas
EJEMPLO 1
| Ejercicio | ¿Qué volumen de dióxido de carbono se liberará por la acción de 200 g de una solución de ácido nítrico al 10% por 90 g de carbonato de calcio que contiene un 8% de impurezas insolubles en ácido? |
| Solución | Masas molares de ácido nítrico y carbonato de calcio calculadas usando la tabla elementos químicos DI. Mendeleev: 63 y 100 g/mol, respectivamente. Escribamos la ecuación para la disolución de piedra caliza en ácido nítrico: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% - ω mezcla = 100% - 8% = 92% = 0,92. Entonces, la masa de carbonato de calcio puro es: m(CaCO 3) cl = m piedra caliza × ω(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100% = 82,8 g. La cantidad de sustancia de carbonato de calcio es igual a: n(CaCO3) = m(CaCO3)cl / M(CaCO3); norte(CaCO 3) = 82,8 / 100 = 0,83 mol. La masa de ácido nítrico en solución será igual a: m(HNO 3) = solución m(HNO 3) × ω(HNO 3) / 100%; metro(HNO 3) = 200 × 10 / 100% = 20 g. La cantidad de ácido nítrico cálcico es igual a: norte(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3); norte(HNO3) = 20/63 = 0,32 moles. Al comparar las cantidades de sustancias que reaccionaron, determinamos que hay escasez de ácido nítrico, por lo que se realizan más cálculos utilizando ácido nítrico. Según la ecuación de reacción n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, por lo tanto n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 mol. Entonces, el volumen de dióxido de carbono será igual a: V(CO2) = n(CO2)×Vm; V(CO2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g. |
| Respuesta | El volumen de dióxido de carbono es 3,58 g. |
