Question

Образовавшийся в производственном процессе сероводород может ухудшить качество продукции, вызвать коррозию металлов, отравление катализаторов и загрязнить окружающую среду. В связи с этим необходимо очищать используемые в промышленности газы от примеси H2S. Один из способов очистки основан на использовании раствора карбоната натрия с массовой долей Na2CO3 3 %. Сероводород реагирует с карбонатом натрия согласно уравнению: H2S + Na2CO3 = NaHCO3 + NaHS. Затем через образовавшийся раствор солей продувают воздух. При этом протекают реакции: 2NaHS + О2 -> 2NaOH + 2S^; NaOH + NaHCO3 -» Na2CO3 + H2O. Укажите преимущества такого способа очистки газов от сероводорода. Сера какой массой может быть получена при очистке газа объёмом 240 м3 от сероводорода с объёмной долей H2S 0,25 %, если практический выход серы в этом процессе равен 92,0 %.

Answer 1

Дано:

- Объём газа: V = 240 м³
- Объёмная доля H2S: φ(H2S) = 0,25 % = 0,0025
- Практический выход серы: η = 92,0 % = 0,92

Найти: массу серы, которая может быть получена.

Решение:

1. Найдём объём H2S в газе:
   V(H2S) = V * φ(H2S) = 240 м³ * 0,0025 = 0,6 м³

2. Переведём объем H2S в молекулы с использованием его плотности. Плотность H2S при нормальных условиях (0°C и 101,3 кПа) составляет примерно 1,36 кг/м³.
   Масса H2S:
   m(H2S) = V(H2S) * ρ(H2S) = 0,6 м³ * 1,36 кг/м³ = 0,816 кг

3. Определим количество моль H2S:
   Молярная масса H2S = 2(1) + 32 = 34 г/моль = 0,034 кг/моль.
   n(H2S) = m(H2S) / M(H2S) = 0,816 кг / 0,034 кг/моль ≈ 24 моль

4. По уравнению реакции H2S + Na2CO3 -> NaHCO3 + NaHS видно, что из 1 моль H2S получается 1 моль серы. Таким образом, количество серы (S):
   n(S) = n(H2S) = 24 моль

5. Теперь найдем массу серы:
   Молярная масса S = 32 г/моль = 0,032 кг/моль.
   m(S) = n(S) * M(S) = 24 моль * 0,032 кг/моль = 0,768 кг

6. Учитывая практический выход серы, найдём фактическую массу серы:
   m(S, фактическая) = m(S) * η = 0,768 кг * 0,92 = 0,7056 кг

Ответ:
Масса серы, которую можно получить при очистке газа объемом 240 м³ от сероводорода с объемной долей H2S 0,25 %, составляет 0,7056 кг.

Преимущества такого способа очистки газов от сероводорода:
- Эффективное удаление H2S из производственных газов.
- Минимизация коррозии оборудования.
- Снижение токсичности выбросов в атмосферу.
- Возможность повторного использования реагентов после их регенерации.