精细化学品合成原理与工艺习题 六、计算题：1、100mol 苯胺在用浓硫酸进行溶剂烘培磺化时，反应物中含89mol 对氨基苯磺酸，2mol 苯胺，另外还有一定数量的焦油物等副产物。

试求苯胺的转化率、生成对氨基苯磺酸的选择性和理论收率。

解：苯胺的转化率 %00.98%1001002100=⨯-=X ， 生成对氨基苯磺酸的选择性和理论效率：%82.90%10021001189=⨯-⨯=S %89%1001001189=⨯⨯=Y 或 %89%82.90%00.98=⨯=⋅=X S Y 2、在苯的一氯化制氯苯时，为了减少二氯苯的生成量，每100mol 苯用40mol 氯气，反应产物中含38mol 氯苯，1mol 二氯苯，还有61mol 未反应的苯，经分离后可回收60mol 苯，损失1mol 苯，试求苯的单程转化率、总转化率、生成氯苯的选择性及生成氯苯的总收率。

解：苯的单程转化率 %00.39%10010061100X =⨯-＝单， 苯的总转化率 %5.97%1006010061100X =⨯--＝总生成氯苯的选择性%44.97%100611001138=⨯-⨯=S ， 生成氯苯的总收率95.00%97.44%97.50=⨯＝总Y或 95.00%100601001138=⨯⨯％－＝总Y 3、在实际生产中，300kg 对硝基甲苯（分子量为137）用20％的发烟硫酸800kg 在100～125℃进行一磺化制2－甲基－5－硝基苯磺酸，试计算其废酸的π值和ω（H 2SO 4）／[ω（H 2SO 4）+ω（H 2O ）]。

解：对硝基甲苯的量＝300／137＝2.19kmol 800kg20％发烟硫酸含H 2SO 4＝800一磺化消耗H 2SO 4＝2.19×98＝214.62kg 18.81%10098806.2148009880)6.214836(=⨯⨯-⨯-=π 即 ω（H 2SO 4）／[ω（H 2SO 4）＋ω（H 2O ）]＝99.44％4、欲配置1000kg 质量分数为100％的H 2SO 4，要用多少千克质量分数为98％的硫酸和多少千克质量分数为20％的发烟硫酸？解：20％发烟硫酸换算成H 2SO 4的百分含量为： ω（H 2SO 4）＝100％＋0.225 ω（SO 3）＝100％＋0.225×0.2＝104.5％设用98％的硫酸Xkg ，则发烟硫酸为（1000-X ）kg 98％X+104.5×（1000－X ）＝1000×100％解得 X ＝692.3kg 1000－X ＝307.7kg 即要用692.3kg98％的硫酸和307.7kg 质量分数为20％的发烟硫酸。

5、用600kg 质量分数为98％的硫酸和500kg 的质量分数为20％的发烟硫酸， 试计算所配硫酸的质量百分比浓度？（以c （H 2SO 4）表示）解：20％发烟硫酸换算成H 2SO 4的百分含量为： ω（H 2SO 4）＝100％＋0.225 ω（SO 3）＝100％＋0.225×0.2＝104.5％所配硫酸的质量分数为 ω（H 2SO 4）＝%9.100%100500600%5.104500%98600=⨯+⨯+⨯6、设1kmol 萘在一硝化时用质量分数为98％硝酸和98％硫酸，要求混酸的脱水值为1.35， 硝酸比φ为1.05，试计算要用98％硝酸和98％硫酸各多少千克?（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环非酸的组成相同）。

解：100％的硝酸用量＝1.05kmol ＝1.05×63＝66.15kg 98％的硝酸用量＝66.15／0.98＝67.5kg所用硝酸中含水量＝67.50－66.15＝1.35kg 理论消耗HNO 3＝1.00kmol ＝63.00kg剩余HNO 3＝66.15－63.00＝3.15kg 反应生成水＝1.00kmol ＝18.00kg设所用98％的硫酸的质量为xkg ；所用98％硫酸中含水为0.02xkg,则 D.V.S.＝35.102.01835.198.0=++xx解得x ＝27.41kg 即所用98％硫酸的质量为27.41kg7、设1kmol 萘在一硝化时用质量分数为98％硝酸和98％硫酸，要求混酸的脱水值为1.2， 硝酸比φ为1.05，试计算要用98％硝酸和98％硫酸各多少千克?（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环废酸的组成相同） 解：100％的硝酸用量＝1.05kmol ＝1.05×63＝66.15kg 98％的硝酸用量＝66.15／0.98＝67.5kg所用硝酸中含水量＝67.50－66.15＝1.35kg 理论消耗HNO 3＝1.00kmol ＝63.00kg剩余HNO 3＝66.15－63.00＝3.15kg 反应生成水＝1.00kmol ＝18.00kg设所用98％的硫酸的质量为xkg ；所用98％硫酸中含水为0.02xkg,则 D.V.S.＝2.102.01835.198.0=++xx，解得x ＝26.51kg 即所用98％硫酸的质量为26.51kg8、设1kmol 萘在一硝化时用质量分数为98％硝酸和98％硫酸，要求混酸的脱水值为1.35， 硝酸比φ为1.05，试计算要用98％硫酸多少千克?（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环非酸的组成相同）解：100％的硝酸用量＝1.05kmol ＝1.05×63＝66.15kg 98%的硝酸用量＝66.15/0.98＝67.5kg所用硝酸中含水量＝67.50－66.15＝1.35kg 理论消耗HNO 3＝1.00kmol ＝63.00kg剩余HNO 3＝66.15－63.00＝3.15kg 反应生成水＝1.00kmol ＝18.00kg设所用98％的硫酸的质量为xkg ；所用98％硫酸中含水为0.02xkg, 则 D.V.S.＝35.102.01835.198.0=++xx解得x ＝27.41kg 即所用98％硫酸的质量为27.41kg9、设1kmol 萘在一硝化时用质量分数为98％硝酸和98％硫酸，要求混酸的脱水值为1.35， 硝酸比φ为1.05，试计算所配混酸的质量组成。

（在硝化锅中预先加有适量上一批的废酸，计算中可不考虑，即假设本批生成的废酸的组成与上批循环非酸的组成相同） 解：100％的硝酸用量＝1.05kmol ＝1.05×63＝66.15kg 98%的硝酸用量＝66.15/0.98＝67.5kg所用硝酸中含水量＝67.50－66.15＝1.35kg 理论消耗HNO 3＝1.00kmol ＝63.00kg剩余HNO 3＝66.15－63.00＝3.15kg 反应生成水＝1.00kmol ＝18.00kg设所用98％的硫酸的质量为xkg ；所用98％硫酸中含水为0.02xkg, 则 D.V.S.＝35.102.01835.198.0=++xx解得x ＝27.41kg ；所用98％硫酸的质量为27.41kg ；混酸中含H 2SO 4＝27.41×0.98＝26.86kg ；所用98％硫酸中含水＝27.41－26.86＝0.55kg ；故混酸中含水＝1.35＋0.55＝1.90kg混酸质量＝67.5＋27.41＝94.91kg ；混酸组成（质量分数）：H 2SO 4 28.30％；HNO 3 69.70％ ；H 2O 2.0％10、60℃时甲醇的饱和蒸汽压是83.4kPa ，乙醇的饱和蒸汽压是47.0kPa ，二者可形成理想液态混合物，若混合物的组成质量百分比各50％，求60℃时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。

解：由题意可设甲醇为A 物质，乙醇为B 物质，M A ＝32，M B ＝46kPa p A 4.83=* kPa p B 0.47=*5898.0465032503250=+=A X 4102.05898.011=-=-=AB X X根据Raoult 定律，易得 kPa p A 19.495898.04.83=⨯=； kPa p B 28.194102.00.47=⨯=kPa p p p B A 47.6828.1919.49=+=+=； 718.047.6849.49===p p y A A ；282.0718.011=-=-=A B y y 11、苯在并流沸腾一氯化时，氯化液的质量分数组成是苯72％，氯苯28％，沸腾温度80℃， 在80℃时苯、氯苯的蒸汽压分别为101.3kPa 、19.3kPa,按Raoult 定律计算此混合物的平衡蒸气组成之比。

（苯/氯苯）解：由题意可设苯为A 物质，氯苯为B 物质，M A ＝78，M B ＝112.5kPa p A 3.101=* kPa p B 3.19=*788.05.1122878727872=+=A X212.0788.011=-=-=A B X X根据Raoult 定律，易得 kPa p A 82.79788.03.101=⨯= ；kPa p B 09.4212.03.19=⨯=kPa p p p B A 91.8309.482.79=+=+=； 951.09.8382.79===p p y A A 049.0951.011=-=-=A B y y ；5.19049.0951.0==B Ay y 或 5.1909.482.79===B A B A p p y y 12、60℃时甲醇和乙醇可形成理想液态混合物，甲醇、乙醇的饱和蒸汽压分别为83.4kPa 、 47.0kPa ，若混合物的组成质量百分比各50％，求60℃时此混合物的平衡蒸气组成之比。

（平衡蒸气组成以摩尔分数表示）解：由题意可设甲醇为A 物质，乙醇为B 物质，M A ＝32，M B ＝46 kPa p A 4.83=*kPa p B 0.47=*5898.0465032503250=+=A X 4102.05898.011=-=-=AB X X根据Raoult 定律，易得 kPa p A 19.495898.04.83=⨯=；kPa p B 28.194102.00.47=⨯=kPa p p p B A 47.6828.1919.49=+=+=；718.047.6849.49===p p y A A 282.0718.011=-=-=A B y y 546.2282.0/718.0==B A y y 或 393.0718.0/282.0==AB y y 13、在80℃时苯、氯苯的蒸汽压分别为101.3kPa 、19.3kPa ，苯在并流沸腾一氯化时， 氯化液的质量分数组成是苯80％，氯苯20％（沸腾温度80℃），按Raoult 定律计算此混合物的平衡蒸气组成。