濃硫酸稀釋熱的熱量衡算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 濃硫酸稀釋的熱量衡算 1、 物料衡算 衡算基準(zhǔn)為小時(shí)。以W表示表示各股物流的質(zhì)量流量。 流程示意圖：查硫酸工作手冊(cè)（劉少武等編著、東南大學(xué)出版社）中的相關(guān)表格知25的98%硫酸的密度是1.8310，即1831。其中稀釋器的總質(zhì)量平衡：稀釋器硫酸的平衡： 用代入上面兩方程解得： 2、熱量衡算固體、液體和氣體溶質(zhì)溶解于溶劑中吸收和放出的熱量稱為溶解熱，手冊(cè)給出的溶解熱數(shù)據(jù)中，有積分溶解熱與微分溶解熱。積分溶解熱：以硫酸溶解于水形成硫酸水溶液說(shuō)明積分溶解熱的含義。在25下把1硫酸用水逐漸稀釋，在此過(guò)程中不斷取出所放出的熱量，使溶液溫度保持在25，這個(gè)過(guò)程所放出的熱量稱為積

2、分溶解熱。積分溶解熱是濃度的函數(shù)，也是溫度的函數(shù)。微分溶解熱：微分溶解熱系指1(有時(shí)用1)溶質(zhì)溶解于含量為x的無(wú)限多的溶液中（即溶解后溶液的含量仍可視為x）時(shí)所放出的熱量，以等單位表示。顯然，微分溶解熱是濃度的函數(shù)，也是溫度的函數(shù)。方法一：經(jīng)驗(yàn)公式法由硫酸工作手冊(cè)知，溶解1硫酸于n 水所放出的積分溶解熱可用下式計(jì)算： 式中Q-硫酸的積分溶解熱； n-對(duì)于1硫酸所用的水的摩爾數(shù)積分溶解熱不僅可以用來(lái)計(jì)算把溶質(zhì)溶于溶劑中形成某一含量溶液時(shí)的熱效應(yīng)，還可以用來(lái)計(jì)算把溶液自某一含量沖淡（或濃縮）到另一含量的熱效應(yīng)。在25下將濃度為每硫酸含水的硫酸加水稀釋，仍將繼續(xù)有熱量放出，直至其成為濃度為每硫酸含

3、水時(shí)，保持硫酸溶液的溫度為25，此兩次熱量之差為 式中-硫酸放出的稀釋熱 n1-濃度為x1時(shí)硫酸所含有的水的摩爾數(shù) n2-濃度為x2時(shí)硫酸所含有的水的摩爾數(shù)具體計(jì)算如下：98%的濃硫酸對(duì)應(yīng)的35%的稀硫酸對(duì)應(yīng)的從而得在25下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持25時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱： 進(jìn)而得在25下98%的濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并保持硫酸溶液溫度為25，每小時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱為又查硫酸工作手冊(cè)中表“硫酸和發(fā)煙硫酸的熱焓量（以0為基準(zhǔn)）”并采用內(nèi)插法得25時(shí)35%硫酸的熱焓量為 45時(shí)35%硫酸的熱焓量為 熱焓量之差為最后得在25下98%硫酸稀釋為35%硫酸，并保持硫酸溶液為45，每小

4、時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱為 方法二：實(shí)驗(yàn)數(shù)值查表法 由硫酸工作手冊(cè)中表“25下硫酸溶解于水中的積分溶解熱和微分溶解熱”知 25時(shí)98%硫酸的積分溶解熱 25時(shí)35%硫酸的積分溶解熱 從而得在25下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并保持硫酸溶液為25的的稀釋熱： 進(jìn)而得在25下把98%的濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并是硫酸溶液為25，每小時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱為 方法三：修正的經(jīng)驗(yàn)公式法 由于湯姆遜曾提出的1 溶于中時(shí)，放出稀釋熱的經(jīng)驗(yàn)公式為，經(jīng)此經(jīng)驗(yàn)公式得出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相比存在較大的偏差，最大負(fù)偏差為12%，最大正偏差為11.6%；蔡芝林的硫酸熱效應(yīng)的計(jì)算一文中對(duì)該公式做出了修正，修正后的硫酸稀釋熱的公式為，

5、經(jīng)此計(jì)算公式得出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相比，準(zhǔn)確性有明顯的提高，最大負(fù)偏差減小到6.9%，最大正偏差減小到6.2%， 下面用修正的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算;98%的濃硫酸對(duì)應(yīng)的35%的稀硫酸對(duì)應(yīng)的 從而得在25下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持在25下，產(chǎn)生的稀釋熱為： 進(jìn)而得在25下把98%的濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，使硫酸溶液保持在25下，每小時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱為又查硫酸工作手冊(cè)中表“硫酸和發(fā)煙硫酸的熱焓量（以0為基準(zhǔn)）”并采用內(nèi)插法得25時(shí)35%硫酸的熱焓量為 45時(shí)35%硫酸的熱焓量為 熱焓量之差為最后的25的98%硫酸稀釋為45的35%硫酸每小時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱為 3、三種方法計(jì)算硫酸稀釋產(chǎn)生

6、的稀釋熱的結(jié)果比較由以上三種關(guān)于積分溶解熱的計(jì)算方法得出的數(shù)值結(jié)果知，并以基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查表法得出的計(jì)算結(jié)果為基準(zhǔn)；用方法一計(jì)算得出的結(jié)果的偏差為： 用方法三計(jì)算得出的結(jié)果的偏差為： 從而知修正后的關(guān)于硫酸積分溶解熱的計(jì)算式得出的結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大的提高。為了進(jìn)一步說(shuō)明方法一和方法二所計(jì)算的硫酸稀釋熱的差別，將用這兩種方法計(jì)算純硫酸稀釋到不同濃度的硫酸產(chǎn)生的稀釋熱的數(shù)值對(duì)比如下表1 不同濃度下實(shí)驗(yàn)數(shù)值查表法和湯姆遜經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算所得的稀釋熱的比較硫酸濃度（%）實(shí)驗(yàn)數(shù)值查表法計(jì)算所得稀釋熱 湯姆遜經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算所得稀釋熱相對(duì)誤差（%）5754.4614745.7947-1.148710746.92

7、51735.4114-1.541515741.0636720.4645-2.779720731.8526704.2616-3.770025720.9670686.7608-4.744530704.6384667.8783-5.216935683.7044647.2793-5.327640660.2584624.8380-5.364645634.7189600.2196-5.435450606.2486573.0892-5.469655572.3356543.1117-5.106160536.3291509.7848-4.949365496.9732472.5641-4.911570453.01

8、18430.5286-4.963075405.7009382.9666-5.603780350.4352328.4126-6.284385279.2596265.3594-4.977590185.8939191.92293.24329592.9470105.633013.64869837.262544.338218.98889918.589422.587821.5090從上面表格知在硫酸濃度低于90%時(shí)，用湯姆遜曾提出的經(jīng)驗(yàn)公式法（即方法一）計(jì)算硫酸的積分溶解熱和溶解熱的實(shí)驗(yàn)值（即方法二）比較，偏差不是很大：但當(dāng)硫酸濃度超過(guò)90%時(shí)，用湯姆遜曾提出的經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算得出的硫酸的積分溶解熱和實(shí)驗(yàn)值

9、比較，偏差很大，而且隨著硫酸濃度的增大，其偏差也愈大。下表是硫酸積分溶解熱的湯姆遜公式計(jì)算值、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查表值和改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值的綜合比較表2 18時(shí)1硫酸（液）溶解于水中所產(chǎn)生的積分溶解熱的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值水摩爾數(shù)積分溶解熱Q實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查表值改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值偏差(%)湯姆遜公式計(jì)算值偏差(%)0.0000000.11920967-5.1-120.2519202071-5.1-10.70.4333003316-0.5-4.50.6748904730+3.3+0.81.0067406325+6.2+5.31.5086308195+5.0+5.92.331068010381+2.8+5.64.001301012998+0.1+5.39.001511016155-6.9+1.519.001690017995-6.5+3.52020020050+0.7+11.6由表2知，硫酸的積分溶解熱的改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值較湯姆遜經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值的準(zhǔn)確性有明顯提