Вариант 1 - Московский педагогический государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский педагогический государственный университет»
(МПГУ)
Институт биологии и химии
Фонд контрольных заданий
учебной дисциплины
«Химическая технология»
Код и направление подготовки:
020201.65 Фундаментальная и прикладная химия
Специализация:
0202001.18 Химическая экспертиза пищевых продуктов
2014/2015 уч.г.
Москва
2014 год
2
Контрольная работа № 1.
Вариант 1
1.
Процесс синтеза аммиака из АВС относится к процессам
промышленного катализа. Укажите, какой катализатор применяется в этом
процессе, напишите уравнения реакций, протекающих при подготовке
катализаторной массы и схему действия катализатора в колонне синтеза.
Перечислите и укажите и обоснуйте количественные характеристики
основных параметров, характеризующих работу колонны синтеза аммиака.
2.
Задача:
Для получения печного газа при производстве серной кислоты сжигают
380кг самородной серы, содержащей 0.04мас.д. примесей при избытке
воздуха 1.2д.е. Степень выгорания серы составляет 0.99д.е. Содержание
кислорода в воздухе, подаваемом в печь, равно 0.21об.д. Определить общий
объем (в нм3) и состав (в об.д.) получаемого при сгорании серы печного газа.
Вариант 2
1.
В производстве серной кислоты печной газ подвергают
контактированию по схеме «двукратного контактирования». Укажите, за счет
изменения каких условий могут быть повышены скорости процесса и степень
контактирования. Укажите состав катализаторов для контактирования
сернистого ангидрида до серного. Какими методами и в каких случаях
каталитические яды должны быть удалены из печного газа? Для чего
вводится операция «корректировки» состава печного газа перед
контактированием?
2.
Задача:
При обогащении 100т руды магнетита, содержащего 0.2мас.д. оксида
железа Fe3O4 получено 40т концентрата, содержащего 0.45мас.д. этого
оксида. Определить количественные показатели процесса обогащения
магнетитовой руды.
Вариант 3
1.
Для производства серной кислоты используют в качестве сырья
флотационный колчедан. На примере флотационного обогащения колчедана
дайте определение количественных показателей обогащения сырья и
перечислите типы применяемых флотореагентов, их назначение и действие.
2.
Задача:
На заводе установлено 8 колонн синтеза аммиака производительностью
120т/сут. каждая. Выход аммиака составляет 0.955д.е. Завод останавливается
на ремонт оборудования на 5 суток в году. Определить: годовую
производительность завода по аммиаку (в т/г) и объем АВС (в нм3),
потребляемой заводом в сутки.
Вариант 4
3
1.
В производстве аммиака наиболее распространены технологические
схемы синтеза при «среднем давлении» (3.107 Па). Дайте обоснование
целесообразности использовани подобной схемы синтеза и принципа
циркуляции сырья, использованного в ней. Укажите, за счет изменения каких
условий (параметров) могут быть повышены скорость процесса и степень
превращения (контактирования) сырья.
2.
Задача:
Завод, используя в качестве сырья колчедан, вырабатывает 1000 тонн
серной кислоты концентрацией 0.93мас.д. в сутки. Выход кислоты в расчете
на исходной сырье составляет 0.90д.е. Содержание серы в обжигаемом
колчедане равно 0.45мас.д. Определить количество печей «КС»,
обеспечивающих работу завода, если печь имеет размеры: высота 5м,
диаметр 3м. Интенсивность работы печи составляет 50кг/м3.час.
Вариант 5
1.
В производстве серной кислоты печной газ получают обжигом
флотационного колчедана в печах «КС». Напишите постадийно уравнения,
протекающих при обжиге реакций. Сформулируйте условия, изменяя
которые можно повысить основные показатели поцесса обжига колчедана.
2.
Задача:
При обогащении 160т руды магнетита, содержащей 0.169мас.д. железа,
получают с выходов 0.381д.е. концентрат с содержанием железа 0.32мас.д.
Степень извлечения железа составляет 0.721д.е. Определить массу
полученного концентрата, массу отходов (хвостов) и содержание железа в
отходах (в мас.д.).
Контрольная работа № 2.
Вариант 1
1.
В промышленности концентрированная азотная кислота производится
двумя методами. Перечислите технологические особенности каждого из них
и укажите преимущества метода прямого синтеза. Сформулируйте отличия
технологии производства концентрированной азотной кислоты от технологии
разбавленной азотной кислоты и дайте им физико-химическое обоснование.
2.
Задача:
Определить массу воды, которую необходимо испарить из 1т
экстракционной фосфорной кислоты, содержащей 0.35мас.д. оксида фосфора
(V), чтобы повысить её концентрацию до содержания оксида фосфора (V)
0.52мас.д.
Вариант 2
1.
Перечислите основные стадии получения азотной кислоты из аммиака
и приведите структурную схему этого производства. Сформулируйте
оптимальные условия процесса на каждой стадии и обоснуйте
целесообразность организации производства разбавленной азотной кислоты
кислоты по комбинированной схеме. Перечислите условия селективной
4
направленности процесса окисления аммиака до оксида азота (II), укажите
материал и форму катализатора в контактном аппарате. Перечислите
вещества, являющиеся каталитическими ядами в этом процессе.
2.
Задача:
На производство некоторого количества двойного суперфосфата,
содержащего дигидрофосфат кальция в форме моногидрата, расходуется 5.5т
фосфорной кислоты (в расчете оксид фосфора (V)) и 5.25т фторапатитового
концентрата. Определить избыток фосфорной кислоты, взятой для
производства, по сравнению с теоретическим количеством её. Молекулярная
масса фторапатита равна 504.
Вариант 3
1.
Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты
организуется по разным технологическим схемам. Объясните причину этого.
Объясните, почему при концентрации оксида азота (II) в нитрозных газах,
поступающих на абсорбцию, может быть получена только разбавленная
азотная кислота. Приведите уравнения всех стадий производства
разбавленной азотной кислоты.
2.
Задача:
Определит объем воздуха, необходимый для сжигания 500кг фосфора,
содержащего 0.01мас.д. неокисляемых примесей, если полнота сгорания
равна 0.98д.е. Избыток воздуха при сжигании составляет 20% сверх
теоретического. Содержание кислорода в воздухе равно 0.21об.д.
Вариант 4
1.
В производстве карбамида в качестве сырья используют аммиак и
оксид углерода (IV). Укажите источники этих продуктов. Сформулируйте
физико-химические основы процесса синтеза карбамида из этих веществ.
Приведите уравнения основных стадий процесса и дайте обоснование
причине накапливания карбамата в реакционной системе. Приведите
структурную схему производства карбамида с полным жидкостным
рециклом и укажите, в виде каких соединений возвращаются в процесс
непрореагировавшие продукты в этой схеме.
2.
Задача:
Найти сколько хлора получается в сутки в электролизере и расходный
коэффициент по энергии в кВт.ч на 1т Cl2, если сила тока J = 200.103А, выход
по току Вт = 0.96д.е., напряжение Vпр = 4.5В.
Вариант 5
1.
К какому типу минеральных удобрений относится хлорид калия?
Укажите, из какого сырья и какими методами может быть выделен хлорид
калия. Сформулируйте теоретические основы галургического метода
производства хлорида калия. В чем преимущества и недостатки
галургического метода по сравнению с флотационным? Объясните, что
5
является жидкой средой при выделении хлорида калия из сырья в обоих
методах.
2.
Задача:
Определить количество контактных аппаратов окисления аммиака в
производстве азотной кислоты, обеспечивающих работу 2 колонн абсорбции
нитрозных газов. Диаметр контактного аппарата равен 3м, интенсивность
работы по аммиаку – 120кг/м2.ч. Производительность колонны абсорбции по
моногидрату азотной кислоты составляет 360т/сутки при выходе кислоты
0.94д.е.
Контрольная работа № 3.
Вариант 1
1.
Какие методы выделения глинозема из алюминиевых руд
используются в промышленности? На чем основан метод выбора? Для каких
руд применим «мокрый» метод их переработки? Напишите уравнения
реакций, протекающих при выщелачивании диаспора и гидроаргеллита из
руд, содержащих примесь оксида кремния, «самоочищения» раствора от
кремния, осаждения гидроксида алюминия и его кальцинации.
2.
Задача:
Рассчитать массу флюсов, состоящих из известняка, содержащего
0.95мас.д. СаСО3 и 0.05мас.д. SiO2, необходимую для суточной выплавки
4000т чугуна. Содержание железа в чугуне составляет 0.94мас.д. Для
выплавки чугуна используется агломерат, содержащий 0.63мас.д. железа и
0.05мас.д. SiO2. При расчете принять, что железо полностью переходит из
агломерата в чугун, а образующийся шлак состоит из монокальцийсиликата.
Вариант 2
1.
В чем сущность и значение внедоменного процесса получения стали и
железа? Какие восстановители используются в этом процессе? Напишите
реакции последовательного восстановления оксидов железа, протекающие
при внедоменном производстве стали и обоснуйте эту последовательность.
2.
Задача:
Определить, какая масса известняка, содержащего 0.95мас.д. СаСО3 и
0.05мас.д. SiO2, необходима для полного удаления SiO2 из шихты для
выплавки 4000т чугуна, содержащего 0.94мас.д. железа. Используемая для
выплавки чугуна руда содержит 0.63мас.д. железа и 0.05мас.д. SiO2. При
рассечете принять, что железо полностью переходит из руды в чугун, а шлак
состоит из монокальцийсиликата.
Вариант 3
1.
Какие существуют методы передела чугуна в сталь? В чем
преимущества кислородно-конверторного метода выплавки стали перед
мартеновским методом? Напишите уравнения реакций, протекающих в
6
кислородном конверторе при образовании из чугуна стали и шлака и при
«раскислении» стали. Чем отличается окислительный период выплавки стали
от восстановительного периода?
2.
Задача:
Определить удельный расход кокса (УРК), содержащего 0.93мас.д. углерода,
для доменного производства, если суточная выплавка чугуна в доменной
печи равна 3200т. Содержание углерода в чугуне составляет 0.04мас.д. В
процессе плавки образуется 9.106нм3/сутки доменного газа, содержащего
0.08об.д. оксида углерода (IV) и 0.27об.д. оксида углерода (II).
Вариант 4
1.
В доменном процессе в качестве топлива используются кокс и
природный газ, содержащий метан. Напишите уравнения реакций,
протекающих в этом случае в доменной печи, и укажите в каком сечении
печи и при каких температурах они протекают. К какому типу химических
реакторов относится доменная печь и как в ней реализуется принцип
противотока?
2.
Задача:
Определить массу реагентов, которую необходимо затратить для
выделения методом спекания глинозема из 1 тонны бокситовой алюминиевой
руды, содержащей 0.6мас.д. Al2O3 и 0.07мас.д. SiO2. При расчете принять,
что оксид алюминия содержится в боксите в форме диаспора, реагенты для
спекания представляют собой чистые (100%-ые) вещества, а при спекании
образуется дикальцийсиликат.
Вариант 5
1.
Перечислите основные операции подготовки железной руды к
доменному процессу. В чем назначение процессов агломерации,
восстановительного обжига и изготовления окатышей при подготовке руды?
Напишите уравнения реакций, протекающих при этих процессах. Как
отражается применение агломерата вместо рудного концентрата на работе
доменной печи? Что понимается под термином «офлюсованный агломерат»?
2.
Задача:
Электролитический цех производит 800т алюминия в сутки. Определить
количество электролизеров, установленных в цехе, если сила тока равна
100кА, а выход металла по току (Вт) составляет 0.9. Объясните, почему при
элетролизе расплавов выход по энергии (Вэ) всегда ниже, чем при
электролизе растворов.
Контрольная работа № 4.
Вариант 1
1.
Перечислите методы термохимической переработки нефтепродуктов и
укажите назначение каждого из них. Приведите уравнения реакций
7
первичных и вторичных процессов, протекающих при крекинге нефтяного
сырья. Чем определяется последовательность протекания этих процессов и
что является мерой термической устойчивости углеводородов при крекинге?
Приведите «ряд термической стабильности» углеводородов при температуре
крекинга и объясните, как это отражается на составе продуктов крекинга.
2.
Задача:
Смолоразгонный цех коксохимического производства перерабатывает
25т смолы в час. Выход фенольной фракции от массы смолы равен 0.03д.е., а
содержание фенола в ней составляет 0.48мас.д. Определить объем оксида
углерода (IV) в сутки, необходимый для разложения фенолята натрия,
полученного обработкой фенольной фракции гидроксидом натрия.
Вариант 2
1.
Что такое процесс коксования твердого топлива? Из каких стадий
складывается процесс коксования каменного угля? Перечислите основные
продукты коксохимического производства, получаемые при разщделении
прямого коксового газа и укажите их состав. Какие химические процессы
идут при коксовании каменного угля?
2.
Задача:
Определить, какую массу бензина (суммарно) можно получить при
переработке 5.106т нефти, если выход нефтепродуктов по стадиям составляет
(в д.е.): бензина прямой гонки – 0.25; бензина риформинга из бензина прямой
гонки – 0.7; широкой фракции прямой гонки – 0.30; бензина крекинга из
широкой фракции – 0.45.
Вариант 3
1.
Укажите назначение и разновидности процесса каталитического
риформинга нефтепродуктов. Приведите уравнения реакций, протекающих
при каталитическом риформинге нефтепродуктов на бифункциональном
катализаторе. Чем отличаются сырье и принципиальная схема процесса
риформинга, проводимого с целью «облагораживания» бензина и получения
ароматических углеводородов (ароматизации)?
2.
Задача:
Природный газ, содержащий 0.95об.д. метана и 0.05об.д. азота,
сжигают в топке при избытке воздуха 10% от стехиометрического
количества. Содержание кислорода в воздухе составляет 0.21об.д.
Определить состав топочных газов в об.д., считая сгорание метана полным.
Вариант 4
1.
В виде каких соединений содержится аммиак в продуктах
коксохимического производства? Укажите методы переработки соединений
аммиака, содержащихся в надсмольной воде и прямом коксовом газе, и
объясните условия процесса. С какой целью надсмольная вода
обрабатывается в аммиачной колонне гидроксидом кальция? В виде какого
8
соединения улавливаются соединения аммиака при коксовании каменного
угля?
2.
Задача:
Газообразное топливо имеет состав (в об.д.): водород- 0.5; оксид
углерода (II) – 0.04; метан – 0.26; этилен – 0.05; азот, кислород и оксид
углерода (IV) в сумме 0.15. Рассчитать низшую теплоту сгорания этого
топлива, если теплоты сгорания компонентов его равны, соответственно,
10900, 12150, 36000 и 55100 кДж/нм3.
Вариант 5
1.
Дайте определение термину «конверсия газов». С какими целями
проводится конверсия углеводородных газов и какое сырьё используется для
этого? Сформулируйте физико-химические основы технологических
процессов: паровой конверсии и неполного окисления (кислородная и
воздушная конверсии). Укажите общие особенности этих процессов.
2.
Задача:
Горючая масса каменного угля имеет состав (мас.д.): Сг = 0.92; Нг =
0.04; Ог = 0.03; сераг = 0.01. Содержание влаги и золы в рабочей массе угля
составляет, соответственно, 0.04 и 0.12мас.д. Значения расчетных
коэффициентов в формуле Менделеева (в кДж/кг): ас = 33940; ан = 103070; ао-s
= -10895; аw = -2515. Рассчитать низшую теплоту сгорания каменного угля
этого состава.
8.2. Итоговый контроль.
Формы контроля: лекторские опросы, зачеты и экзамены.
Автор: Грачев Михаил Константинович, профессор, д.х.н.
Контрольные задания одобрены на заседании кафедры органической
химии от «8» сентября 2014г., протокол №1.
И.о. зав. кафедрой
Грачев М.К.