Probleme de chimie anorganică și organică

1. Se sulfonează 780 kg benzen, stiind că s-a folosit acid sulfuric 96% şi că produsul final este acidul benzen-sulfonic, se cere:

- ecuaţia procesului

- cantitatea de acid benzene-sulfonic obţinută la un randament de 80%

- cantitatea de apă rezultată la acelaşi randament

- cantitatea de acid sulfuric 96% folosită

Rezolvare ;

780 kg z kg x kg y kg

78 kg 98 kg 158 kg 18 kg

M benzene = 6 - 12 + 6 - 1 = 78

M acid sulfuric = 2 - 1 + 32 + 4 - 16 = 98

M acid benzene sulfonic = 6 - 12 + 6 + 32 + 3 - 16 = 158

M apei = 18

78 kg benzen 158 kg acid benzen-sulfonic

780 kg benzen x kg acid benzen-sulfonic

x = (780 - 158) / 78 = 1580 kg acid benzen sulfonic impur

x` = x - η => x` = (1580 - 80) / 100 = 1264 kg acid benzen-sulfonic pur

78 kg benzen 18 kg apă

780 kg benzen y kg apă

y = (780 - 18) / 78 = 180 kg apă ( cantitate impură)

y` = y - η => y` = (180 - 80) / 100 = 144 kg apă pură

78 kg benzen 98 kg acid sulfuric

780 kg benzene z kg acid sulfuric

z = (780 - 98) / 78 = 980 kg acid sulfuric pur

% = (md / ms) - 100 => ms = (980 / 96) - 100 = 1120 kg acid sulfuric 96%

2. Să se calculeze viteza de curgere (V) a unui fluid printr-o secţiune circulară cu diametru (d)=2cm ştiind ca s-au transportat 20 L apă într-un timp de 1 min şi 30 secunde.

Rezolvare

t = 1 min şi 30 sec => 90 sec

d= 2 cm => 0.02 m

v= 20 L => 0.002 m³

A = (π d²) / 4 => A = (3.14 - 0.002²) / 4 = 0.00000314 m²

Qv = V adică Qv = 0.002 / 90 = 0.00002222 m³ / sec

t

W = Qv / A => W = 0.00002222 / 0.00000314 =7.076 m / sec

3.Să se calculeze viteza de curgere a 1000 mL soluţie NaCl într-un timp de 4 min şi 50 sec, printr-o conductă cu secţiunea de 31 mm.

Rezolvare

Criteriul Reynolds :

- curgere laminară Re < 2300

- curgere intermitentă 2300 < Re < 10000

- curgere turbulentă Re > 10000

Re = (W d ρ) / η W – viteza de curgere a fluidului în m / sec

d – diametrul conductei în m

ρ – densitate în kg / m³

η – aici are semnificaţie de vâscozitate în kg / m - sec (Pascal -

sec)

4. Care este duritatea totală a unei probe de 100 mL apă dacă la titrarea complexonometrică s-au folosit 50 mL soluţie de complexon III - Câte mg de CaO corespund acestei durităţi a apei analizate ?

Rezolvare

Duritatea totală : DT = (56.1 - Vec) / V

- DT reprezintă duritatea totală

- 56.1 rep cantitatea de CaO în mg care reacţionează (corespunde la 1 mL de soluţie de complexon III)

- Vec este volumul de complexon III folosit la titrare ( volumul la punctul de echivalenţă)

- V este volumul de apă luat in lucru a apei de analizat

DT = (56.1 - 50) / 100 = 28.05 ° DT

1° D 10 mg CaO

28.05 ° d x x = 280.5 DT

5. Câte grame de HCl se titrează cu 5 cm³ soluţie NaOH cu titrul T=0.003645 ?

Rezolvare

1 cm³ sol NaOH 0.003645 g NaOH

5 cm³ sol NaOH x g NaOH

x = (5 •0.003645) / 1 = 0.018225 g NaOH

HCl + NaOH  NaCl + HOH

1 mol NaOH 1 mol HCl

MNaOH = 40

MHCl = 36.5

40 g NaOH 36.5 g HCl

0.018225 g NaOH y g HCl

y = (0.018225 - 36.5) / 40 = 0.0166303 g HCl

6. Să se calculeze criteriul Re la curgerea anilinei într-un schimbător de căldură cu ţevi având o viteză de curgere de 0.03 m / sec ştiind că diametrul ţevii este de 20 mm.

Rezolvare

ρ anilină 120°C = 933 kg / m³

η= 0.52 CP (centipuaz)

1 P = 100 CP = 0.0052 Pa - sec

1 CP = 0.0.3 Pa - sec

20 mm = 0.02 m

Re = (W dρ) / η => Re = (0.03 - 0.02 - 933) / 0.052 = 1.76 - 10³ = 1076

- curgere laminară

7. Un compus monohidroxilic aromatic cu un singur nucleu conţine 14.81 % oxigen. Se cere :

- aflaţi formula moleculară

- formulele structurale ale fenolilor izomeri şi denumirea lor

- indicaţi izomerii care nu fac parte din clasa fenolilor

Rezolvare

CnH2n – 6O

M = 12n + 2n – 6 + 16

= 14n + 10

100 g fenol 14.81 g O

14n + 10 g fenol 16 g O

1600 = (14.81 - 10) + 14n

1600 – 14.81 = 1451.9

1451.9 = 207.34

n = 1451.9 / 207.34 = 7

C7H2•7 – 6O => C7H8O, avem: o – metilfenol, p – metilfenol

8. Să se calculeze cantitatea de CaO de puritate 80% necesar pentru a indepărta 500 mg de MgCl2 aflata în apa supusa epurării.