濃硫酸稀釋熱的熱量衡算

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 濃硫酸稀釋的熱量衡算 1、 物料衡算 衡算基準為小時。以W表示表示各股物流的質量流量。 流程示意圖：查硫酸工作手冊（劉少武等編著、東南大學出版社）中的相關表格知25的98%硫酸的密度是1.8310，即1831。其中稀釋器的總質量平衡：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、液體和氣體溶質溶解于溶劑中吸收和放出的熱量稱為溶解熱，手冊給出的溶解熱數據中，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，在此過程中不斷取出所放出的熱量，使溶液溫度保持在25，這個過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，也是溫度的函數。微分溶解熱：微分溶解熱系指1(有時用1)溶質溶解于含量為x的無限多的溶液中（即溶解后溶液的含量仍可視為x）時所放出的熱量，以等單位表示。顯然，微分溶解熱是濃度的函數，也是溫度的函數。方法一：經驗公式法由硫酸工作手冊知，溶解1硫酸于n 水所放出的積分溶解熱可用下式計算： 式中Q-硫酸的積分溶解熱； n-對于1硫酸所用的水的摩爾數積分溶解熱不僅可以用來計算把溶質溶于溶劑中形成某一含量溶液時的熱效應，還可以用來計算把溶液自某一含量沖淡（或濃縮）到另一含量的熱效應。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，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時硫酸所含有的水的摩爾數 n2-濃度為x2時硫酸所含有的水的摩爾數具體計算如下：98%的濃硫酸對應的35%的稀硫酸對應的從而得在25下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持25時產生的稀釋熱： 進而得在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，每小時產生的稀釋熱為又查硫酸工作手冊中表“硫酸和發(fā)煙硫酸的熱焓量（以0為基準）”并采用內插法得25時35%硫酸的熱焓量為 45時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、時產生的稀釋熱為 方法二：實驗數值查表法 由硫酸工作手冊中表“25下硫酸溶解于水中的積分溶解熱和微分溶解熱”知 25時98%硫酸的積分溶解熱 25時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，每小時產生的稀釋熱為 方法三：修正的經驗公式法 由于湯姆遜曾提出的1 溶于中時，放出稀釋熱的經驗公式為，經此經驗公式得出的結果與實驗值相比存在較大的偏差，最大負偏差為12%，最大正偏差為11.6%；蔡芝林的硫酸熱效應的計算一文中對該公式做出了修正，修正后的硫酸稀釋熱的公式為，

5、經此計算公式得出的結果與實驗值相比，準確性有明顯的提高，最大負偏差減小到6.9%，最大正偏差減小到6.2%， 下面用修正的經驗公式計算;98%的濃硫酸對應的35%的稀硫酸對應的 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，產生的稀釋熱為： 進而得在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，每小時產生的稀釋熱為又查硫酸工作手冊中表“硫酸和發(fā)煙硫酸的熱焓量（以0為基準）”并采用內插法得25時35%硫酸的熱焓量為 45時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%硫酸每小時產生的稀釋熱為 3、三種方法計算硫酸稀釋產生

6、的稀釋熱的結果比較由以上三種關于積分溶解熱的計算方法得出的數值結果知，并以基于實驗數據查表法得出的計算結果為基準；用方法一計算得出的結果的偏差為： 用方法三計算得出的結果的偏差為： 從而知修正后的關于硫酸積分溶解熱的計算式得出的結果的準確性有較大的提高。為了進一步說明方法一和方法二所計算的硫酸稀釋熱的差別，將用這兩種方法計算純硫酸稀釋到不同濃度的硫酸產生的稀釋熱的數值對比如下表1 不同濃度下實驗數值查表法和湯姆遜經驗公式法計算所得的稀釋熱的比較硫酸濃度（%）實驗數值查表法計算所得稀釋熱 湯姆遜經驗公式法計算所得稀釋熱相對誤差（%）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，用湯姆遜曾提出的經驗公式法（即方法一）計算硫酸的積分溶解熱和溶解熱的實驗值（即方法二）比較，偏差不是很大：但當硫酸濃度超過90%時，用湯姆遜曾提出的經驗公式法計算得出的硫酸的積分溶解熱和實驗值

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算值、實驗數據查表值和改進的經驗公式計算值的綜合比較表2 18時1硫酸（液）溶解于水中所產生的積分溶解熱的實驗值與計算值水摩爾數積分溶解熱Q實驗數據查表值改進的經驗公式計算值偏差(%)湯姆遜公式計算值偏差(%)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的經驗公式計算值較湯姆遜經驗公式計算值的準確性有明顯提