Příklady k zápočtovému testu

Př. pro Chemické technologie 2012
1) Galenitová ruda (10% PbS, 90% SiO 2 ) se koncentruje flotací ve dvou nádržích. Z první nádrže odchází koncentrát (80% PbS) a
meziprodukt (2% PbS). Meziprodukt postupuje do druhé nádrže. Tam se obohatí na 10% PbS. Tato obohacená část se vrací do
první nádrže jako recykl. Z druhé nádrže také odchází zbytek obsahující 0,5% PbS do odpadu. Všechna % jsou hmotnostní.
Bylo-li zpracováno 100 tun rudy, spočtěte hmotnosti:
a) zbytku (do odpadu) (88t) b) koncentrátu (12t) c) recyklu (17t)
2) V jednom z prodávaných hnojiv je směs dusičnanu amonnému a vápence. Hnojivo je označeno 15 – 0 – 0. Kolik hmotnostních
procent vápence obsahuje (57%)
3) Gumárenská surovina obsahuje 2 % síry.
a) Kolik oxidu siřičitého vznikne spálením pneumatiky o hmotnosti 8 kg (berte rovnici S + O 2 = SO 2 ) (319 g SO2)
b) Jaký objem vzduchu se tím znečistí na koncentraci 200 g oxidu siřičitého / m 3 (1,6.10 6 m3)
4) Oxid uhelnatý je spalován při 600 K a 100 kPa v peci. Do pece vstupuje 1000 mol/h CO a vzduch v 90%-ním přebytku (o 90%
vzduchu více než je stechiometrické množství). Spalování je úplné. Jaké je složení (v %) výstupních plynů Předpokládejte, že ve
vzduchu je 79 % dusíku a 21 % kyslíku. Všechna % jsou objemová. Pozn. Některé zadané informace jsou přebytečné. (8,96%O2,
71,1%N2, 19,9%CO2)
5) Acetylen se vyrábí reakcí karbidu vápníku s vodou.; voda je v přebytku. Při výrobě 170 m 3 C 2 H 2 při 21,1 o C a tlaku 99,97 kPa
byl použit nečistý karbid (obsahuje 97 hm.% CaC 2 a 3% nečistot). Výsledná břečka obsahovala vodu, tuhé nečistoty a Ca(OH) 2 .
V břečce bylo celkem 20 hm.% [Ca(OH) 2 a tuhých nečistot]. Kolik kilogramů břečky vzniklo (asi 2640 kg)
6) Následující hnojiva jsou důležitá pro svůj obsah dusíku. Vypočtěte ceny těchto hnojiv vztažené na kilogram dusíku a uveďte,
které hnojivo je nejlacinější. Tuna amoniaku stojí 210 dolarů, tuna dusičnanu amonného 150 dolarů a tuna močoviny stojí 200
dolarů. (NH4NO3-0,428$/kg dusíku, močovina-0,428$/kg dusíku, NH3-0,255$/kg dusíku, proto je nejlacinější amoniak)
7) Železo se dá rozpustit ve zředěné kyselině sírové. Proto bylo navrženo postřikovat z letadel nepřátelské tanky. Kolik 50%
kyseliny sírové bychom potřebovali na rozpuštění tanku o hmotnosti 35 t (předpokládejte, že vznikne FeSO 4 ) (122,8 t )
8) Kyselý déšť o pH = 4 reaguje se zinkem ošetřené střešní krytiny.
a) Kolik zinku se rozpustí za 10 let z 1 m 2 , na který dopadne za rok 600 mm takovýchto srážek (19,6g Zn/m2 za 10 let)
b) Měrná hmotnost zinku je 7140 kg/m 3 . Jaký je úbytek tloušťky zinkové vrstvy za 10 let (2,75 .10 -6 m)
9) V konvertoru ocelárny je 50 tun roztaveného surového železa s obsahem 4 % hm. uhlíku a 1 % křemíku. Dmycháním čistého
kyslíku se převede všechen uhlík na oxid uhelnatý a křemík na oxid křemičitý. a) Kolik kyslíku (mol, kg, m 3 ) za n.p.
potřebujeme, předpokládáme-li, že nedojde k oxidaci železa (101 kmol, 2265 Nm3, 3236 kg).
b) Proces trvá 20 minut, vyjádřete průtok kyslíku v normálních m 3 /s (1,89 Nm3/s).
10) Apatitový koncentrát obsahuje 85 % Ca 5 (PO 4 ) 3 F. Jeho rozkladem kyselinou dusičnou vznikla kyselá břečka, obsahující
dihydrogenfosforečnan a dusičnan vápenatý, přičemž unikl plynný fluorovodík. Kolik zředěné kyseliny (20 % hm.) se
spotřebovalo na rozklad 100 kg koncentrátu (372 kg).
11) Reakcí methanu a vodní páry dostaneme ve dvou stupních (parní reforming, konverze plynu) směs vodíku a oxidu uhličitého.
Všechen oxid uhličitý z této směsi se pohltí do 20 % hm.roztoku K 2 CO 3 , přičemž se uhličitan přemění z 60% na
hydrogenuhličitan draselný. Kolik kg roztoku K 2 CO 3 potřebujeme při výrobě 1000 m 3 vodíku za n.p. (12,9 t)
12) Nedokonalým spalováním koksu vzduchem v generátoru při 700°C dostaneme chudý topný plyn, obsahující pouze oxidy
uhlíku a dusík v objemovém poměru CO:CO 2 :N 2 = 3:1:x. Jaké je objemové procento dusíku v tomto plynu (70%)
13) Oxidací čisté síry vzduchem ve dvou stupních při výrobě kyseliny sírové dostaneme plynnou směs, z níž se vypráním odstraní
SO 3 . Po vyprání zbude odpadní plyn, který obsahuje 7% obj. kyslíku a zbytek je dusík. Kolik m 3 vzduchu za n.p. se přivádí na
oxidaci 1 tuny síry Předpokládejte, že vzduch obsahuje 21 obj.% O 2 a 78 obj.% N 2 (6916 m3)
14) Jaký objem vzduchu (při 101 kPa a 25 o C) spotřebuje automobil na 1 km jízdy (Předpokládejme, že se spotřebuje 7 l
benzinu/100 km a že v motoru dojde k jeho dokonalému spálení na CO 2 a H 2 O. Jako benzin uvažujme heptan C 7 H 16 s hustotou
680 kg m -3 .) (611 dm3)
15) V detektivní povídce vypadla oběť z okna, když byla přiotrávena oxidem uhličitým. Koncentrace CO 2 ve vzduchu, při které
člověk již pociťuje nevolnost a trpí závratěmi je asi 2% obj. při 101 kPa a 20 o C. Jaký minimální objem suchého ledu (tuhý CO 2 o
hustotě 1530 kg/ m 3 ) pachatel uložil pod postel v ložnici o podlahové ploše 20 m 2 a výšce 4 m (1,91 dm3)
16) Roztavením směsi sody, vápence a křemenného písku dostaneme běžné sklo o složení Na 2 O.CaO.6SiO 2 . Kolik sody
potřebujeme na výrobu 1 t skla (221 kg)
17) Bezdomovci odstraňují na skládce PVC izolaci z měděných drátů spalováním. Předpokládejme, že se při tom uvolňuje jenom
oxid uhličitý, voda a chlorovodík.
a) Jaký objem chlorovodíku za n.p. vznikne z 20 kg polymeru (C 2 H 3 Cl) n (7,17 m3)
b) Kolik vápenné kaše, obsahující 15% hm. vápenného hydrátu Ca(OH) 2 ve vodě, by bylo zapotřebí k neutralizaci tohoto
množství chlorovodíku (79 kg)
18) V železniční cisterně o objemu 20 m 3 se přepravuje kapalný chlor. Nad jeho hladinou je při 20°C stále jen čistý chlor jako
pára o tlaku 670 kPa.
a) Kolik kg plynného chloru zůstává v cisterně po odčerpání kapalného chloru (391 kg)

) Kolik kg chloru by uniklo, kdybychom potom otevřeli cisternu do atmosféry (atmosferický tlak uvažujte 100 kPa) (333 kg)
19) Při neutralizaci zředěné kyseliny trihydrogenfosforečné plynným amoniakem vzniká reakční teplo. Tímto teplem se odpaří
1,8 kg vody na 1 kg amoniaku. Kolik kg vodní páry tak vznikne při neutralizaci 100 kg zředěné (20 % hm.) kyseliny plynným
amoniakem při výrobě dihydrogenfosforečnanu amonného (6,24 kg)
20) Při kalibraci průtokoměru na plynný amoniak při zvolené teplotě a tlaku udržujeme stálý (předem neznámý) průtok a amoniak
zavádíme následně do 10 dm 3 roztoku kyseliny sírové o koncentraci 0,5 mol dm -3 . Po 235 s dojde k barevné změně indikátoru,
značící dosažení neutralizace na síran amonný. Vypočtěte skutečný průtok NH 3 v kg h -1 . (2,6 kg/h)
21) 30 % kyselina dusičná (hmotnostní %) má při normální teplotě hustotu 1180 kg m -3 .
a) Kolik kg HNO 3 je v 1 m 3 roztoku (354 kg) b) Kolik je to kmolů
22) Syntézní reaktor produkuje sloučením prvků 10 t amoniaku za hodinu. Při krátkodobém výpadku dodávky vodíku se vodík
odebírá z tlakového zásobníku o objemu 500 m 3 , při teplotě 20 o C a počátečním tlaku 5 MPa. Na jak dlouho tato zásoba stačí
(1,164 h)
23) Smícháme-li 4 díly hnojiva 5 – 20 – 10 se 6 díly hnojiva 10 – 10 – 10, jak označíme z hlediska složení výsledné hnojivo (8-
14-10)
24) V jednom z prodávaných hnojiv je směs dusičnanu amonnému a písku. Hnojivo je označeno 15 – 0 – 0. Kolik hmotnostních
procent písku obsahuje (57%)
25) Tuhé palivo obsahuje 74 hm.% uhlíku, vodík a inertní popelovinu. Do topeniště se přivádí vzduch o teplotě 10 o C při tlaku
96 kPa. Pro potřeby analýzy byla nejprve ze vzorku spalných plynů odloučená voda; zbylý suchý spalný plyn obsahoval 12,4%
CO 2 , 1,2% CO, 5,7% O 2 a zbytek byl dusík ; (% jsou objemová). Vzniklo-li 100 kmol suchých spalných plynů, vypočtěte:
a) hmotnost použitého paliva (220 kg)
b) objem přiváděného vzduchu a v jakém přebytku je přiváděn (v objem.%) (předp.: vzduch má 79 obj.% N 2 ) (2500m3, 36,5%)
c) hmotnostní zlomek vodíku v palivu (4,7%).
Pozn. množství N 2 ve spalných plynech odpovídá množství N 2 ve spotřebovaném vzduchu. Tip: začněte nejprve počítat b).
26) Do sušárny vstupuje 1000 kg/min mokré papíroviny. Ta obsahuje 68 hm.% vody. V sušárně je 55 % původní vody z
papíroviny odstraněno. Spočtěte:
a) hmotnost vlhké papíroviny vystupující ze sušárny (626 kg) b) složení papíroviny vystupující ze sušárny (51,1%)
27) Při extrakční výrobě kyseliny trihydrogenfosforečné je fluorapatit Ca 5 F(PO 4 ) 3 rozkládán kyselinou sírovou.
a) Jaké množství 60%-ní (hm.%) kyseliny sírové musíme použít k rozkladu 100 tun suroviny, obsahující 90% fluorapatitu a 10%
nečistot (145,8 t)
b) Jaké množství kyseliny fosforečné získáme (52,3 t)
28) V reaktoru se dokonale spálí 100 kg sulfanu na oxid siřičitý. Vzduchu je přiváděno o 300 m 3 (objem měřen za normálních
podmínek) více, než je stechiometrické množství. Předpokládejte, že všechny produkty jsou plynné a že vzniká SO 2 .
a) Jaké bude složení ( v molárních %) výsledné směsi plynů (8,18%H2O, 8,18%SO2, 7,85%O2, 75,7%N2)
b) Jaké bude složení ( v objemových %) výsledné směsi plynů
29) V tlakové lahvi je 50 litrů vodíku pod tlakem 25 MPa při teplotě 25 o C. Prázdná lahev má hmotnost 40 kg. Jakou hmotnost
má plná lahev
30) Potřebujeme 1 kg 10 %-ní HNO 3 . Máme 30% HNO 3 . Jak připravíme výsledný roztok
31) Při výrobě hydroxidu sodného je 4000 kg/h roztoku o složení 10 hm.% NaOH vedeno do první odparky. Na výstupu z této
odparky bude 18 %-ní roztok. Ten se vede do druhé odparky. Z ní vychází produkt o koncentraci 50 hm.% NaOH. Nakreslete
blokové schema. Spočtěte:
a) množství vody odpařené v každé odparce (1778kg/h, 1422kg/h)
b) velikost nástřiku roztoku NaOH do druhé odparky (2222kg/h)
c) množství produktu (800kg/h).
32) Tyč hořčíku o hmotnosti 5 kg je připojena k železnému potrubí, aby ochránila potrubí před korozí. Když protéká obvodem
mezi tyčí a potrubím proud 0,03 A, kolik let uplyne, než bude hořčík spotřebován (1,32 . 10 9 s tj. 42 let)
33) V navržené automobilové baterii probíhá reakce mezi Zn(s) a Cl 2 (g) za vzniku ZnCl 2 . Požadujeme-li, aby baterie pracovala
10 hod při odběru proudu 1,5 A, jakou minimální hmotnost musí mít zinková anoda (18,3 g)
34) Při elektrolytické výrobě hydroxidu sodného se z chloridu sodného uvolnilo za normálních podmínek 2 m 3 chloru za hodinu.
a) Jaký je elektrický proud (4786A) b) Jaká je plocha elektrody, je-li proudová hustota na elektrodě 2000 A m -2 (2,39m2)
35) Je navržen palivový článek
H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) ↔ H 2 O(l)
k výrobě proudu o velikosti 1,5 A. Předpokládejte, že množství kyslíku je neomezené. Vodík, který máte k dispozici je
v zásobníku o objemu 1 litr při tlaku 20,26 MPa a teplotě 25 o C. Jak dlouho může článek pracovat (292,3h)