Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018 Кислород

Что такое фракционная перегонка воздуха? на каких физических свойствах компонентов основан этот способ разделения воздуха? — химия

Фракционная перегонка воздуха – способ разделения атмосферных газов, основанный на различной температуре кипения компонентов воздуха.

В результате фракционной перегонки жидкого воздуха получают кислород, аргон и азот.

Вода тетрахлорметан способ разделения

Из курса химии вам известны следующие способы разделения смесей: отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом, выпаривание, перекристаллизация.

На рисунках 1 и 2 представлены приборы, использующиеся для разделения смесей двумя из указанных способов.

Из числа перечисленных ниже смесей выберите те, которые можно разделить данными способами:

а) глина и уголь;

б) вода и сульфат натрия;

в) сахарный песок и мел;

г) пентан и бензол.

Запишите в графы таблицы названия способов разделения смеси, соответствующие каждому из рисунков, и составы соответствующих смесей.

Номер рисункаСпособ разделения смесиСостав смеси
1
2

На рисунке №1 показана установка для перегонки. Таким способом можно разделить вещества с разной температурой кипения — пентан (Ткип = 36,1 °С) и бензол (Ткип = 80,1 °С).

На рисунке №2 изображена установка для выпаривания. Таким способом можно удалить растворитель из раствора — выпарить воду и оставить в чаше сульфат натрия.

Ответ: Перегонка — пентан и бензол, выпаривание — вода и сульфат натрия.

Источник

Задание с ответами: химия. егэ — 2022

Установите соответствие между смесью и способом её разделения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

СМЕСЬ СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ

А) хлорид натрия и полиэтилен

Б) жидкий азот и кислород

В) сульфат бария и хлорид калия

Г) ацетон и изопропанол

 

1) фракционной перегонкой

2) обработка водой

3) декантацией

4) охлаждением

5) с помощью магнита

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Сведения для решения

Установим соответствие.

А) Хлорид натрия и полиэтилен могут быть разделены при обработке водой (2).

Б) Жидкий азот и кислород разделяют фракционной перегонкой (1).

В) Сульфат бария и хлорид калия могут быть разделены при обработке водой (2).

Г) Ацетон и изопропанол разделяются фракционной перегонкой (1).

Правильный ответ: 2121.
Правильный ответ: 2121

Криогенное разделение воздуха

Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему кислород 21 % и азот 78 %, аргон 0,9% и другие инертные газы, углекислый газ, водяной пар и пр. Для получения технически чистых атмосферных газов воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают (температура кипения жидкого воздуха при атмосферном давлении -194,5° С.)

Процесс выглядит так: воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, проходит влагоотделитель, где отделяется вода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат — декарбонизатор, заполняемый водным раствором едкого натра. Полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет существенное значение, так как замерзающие при низких температурах вода и углекислота забивают трубопроводы и приходится останавливать установку для оттаивания и продувки.

Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый детандер, где происходит резкое расширение и соответственно его охлаждение и сжижение. Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, а остающаяся жидкость всё более обогащается кислородом. Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкий кислород, азот и аргон нужной чистоты. Возможность успешной ректификации основывается на довольно значительной разности (около 13°) температур кипения жидких азота (-196° С) и кислорода (-183° С). Несколько сложнее отделить аргон от кислорода (-185° С). Далее разделенные газы отводятся для накопления в специальные криогенные емкости, из которых поступают для собственного использования либо на продажу.

Криогенный способ разделения воздуха позволяет получить газы самого высокого качества — кислород до 99.9%, аргон и азот до 99, 9995%. Производительность может составлять до 70000 м.куб./час.

Метод короткоцикловой адсорбции (КЦА).

Криогенное разделение воздуха при всех его качественных параметрах является довольно дорогостоящим способом получения промышленных газов. Адсорбционный метод разделения воздуха, основанный на избирательном поглощении того или иного газа адсорбентами, является некриогенным способом, и широкое применение получил из-за следующих преимуществ:

высокая разделительная способность по адсорбируемым компонентам в зависимости от выбора адсорбента;

быстрый пуск и остановка по сравнению с криогенными установками;

большая гибкость установок, т.е. возможность быстрого изменения режима работы, производительности и чистоты в зависимости от потребности;

автоматическое регулирование режима;

возможность дистанционного управления;

низкие энергетические затраты по сравнению с криогенными блоками;

простое аппаратурное оформление;

низкие затраты на обслуживание;

низкая стоимость установок по сравнению с криогенными технологиями;

Адсорбционный способ используется для получения азота и кислорода, так как он обеспечивает при низкой себестоимости отличные параметры качества.

Принцип получения азота при помощи КЦА прост, но эффективен. Воздух подается в адсорбер — углеродныемолекулярные сита при повышенном давлении и температуре внешней среды. В ходе процесса кислород (О2) поглощается адсорбентом, в то время как азот (N2) проходит через аппарат. Адсорбент поглощает газ до состояния равновесия между адсорбцией и десорбцией, после чего адсорбент необходимо регенерировать, т.е. удалить с поверхности адсорбента поглощённые компоненты. Это можно сделать либо путём повышения температуры, либо путём сброса давления. Обычно в короткоцикловой адсорбции используют регенерацию посредством сброса давления. Небольшая длительность циклов адсорбции и регенерации, обычно в пределах нескольких минут, и дала собственно название процесса — «короткоцикловая адсорбция». Чистота азота по этой технологии 99,999%.

В установках для производства кислорода используется известный факт, что азот адсорбируетсяалюмосиликатными молекулярными ситами существенно быстрее, чем кислород. Для отделения азота от кислорода воздух сначала сжимают, а затем пропускают через адсорбер, получая на выходе относительно чистый кислород. Чистота кислорода как продукта, получаемого по этой технологии, составляет до 95 %. Основной загрязняющей его примесью является главным образом аргон. Регенерацию адсорбента проводят при атмосферном давлении или вакууме.

Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

Трёхадсорберная система с применением двухступенчатого насоса

Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

Двухадсорберная система с дополнительной буферной емкостью и одноступенчатым насосом

Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

Скорости адсорбции азота и кислорода

Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

Технологическая схема установок КЦА для производства азота из воздуха

Установки короткоцикловой адсорбции обычно полностью собираются и испытываются на заводе-изготовителе, т.е. поступают к потребителю в состоянии полной заводской готовности, что обеспечивает быстрый монтаж, и имеют диапазон производительности от 10 до 6000 нм 3/ч.

Разделение смеси газов

Вы уже знаете способы выделения составных частей из смеси твердых и жидких веществ. А как разделить смесь газообразных веществ? Рассмотрим это на примере воздуха.

Итак, азот и кислород, которых больше всего в составе воздуха, схожи по физическим свойствам. Они плохо растворяются в воде, не имеют цвета и запаха. Оба газа образуют столь однородную смесь, что отстаиванием или фильтрацией их нельзя разделить. Поэтому азот и кислород выделяют из воздуха с помощью выпаривания.

Сначала воздух переводят в жидкое состояние, охлаждая его до очень низкой температуры (около -200 ° С), а затем подвергают выпариванию. Первым испаряется азот, а после него — кислород. Каждый газ собирают в баллоны отдельно и используют по назначению.

Разделение смеси мела и воды фильтрованием

Однако полностью разделить смесь мела и воды с помощью отстаивания не удается. Как достичь полного разделения смеси этих веществ? Выполним еще один опыт.

Смесь мела и воды пропустим через фильтр — плотный материал из специальной бумаги или ткани. Мы увидим, что вода проникает через фильтр в посуду-приемник, а мел остается на фильтре. Этот способ разделения смесей получил название фильтрования.

Фильтры изготавливаются из специальной бумаги, который так и называется — фильтровальная, или из тканей различной плотности. Фильтром может быть слой чистого песка или ваты. Кстати, в городских водоочистных станциях применяют песчаные фильтры. Толщина слоя песка в них достигает 1 м.

Как видим, отстаиванием и фильтрованием можно разделить смесь воды и нерастворимого в ней вещества.

Разделение смеси методом отстаивания

Приготовим смесь мела и воды. Для этого на дно прозрачной сосуды поместим 1 столовую ложку порошка мела, по стеклянной палочке добавим полстакана воды и перемешаем. Образуется смесь белого цвета, которая, постояв несколько минут, разделится на два слоя.

alt

Разделение смеси поваренной соли и воды выпариванием

Как вы знаете, поваренная соль хорошо растворяется в воде. Такую смесь веществ отстаиванием разделить нельзя. А удастся это сделать фильтрацией? Выполним опыт. Пропустим смесь воды и поваренной соли через бумажный фильтр. Мы увидим, что соли на фильтре не осталось.

Итак, если вещество хорошо растворяется в воде, то отстаивание и фильтрование не подходят для разделения такой смеси. Для этого существует другой способ — выпаривания.

Капните небольшое количество смеси воды и поваренной соли на стекло и начнем нагревать его до тех пор, пока вся вода не испарится. После того как вода испарится, на стекле останется пятно белого цвета. Это и есть поваренная соль. С помощью выпаривания мы разделили смесь воды и поваренной соли.

alt

Способ разделения водной смеси четыреххлористого углерода и метанола

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710875/04 (22) 27.06,89 (46) 23.10.91, Бюл. ¹ 39 (71) Алтайский политехнический институт им, И.И.Ползунова (72) М.С.Христенко, Л.ь .Полякова и !

О.Н.Гарбер (53) 547.221.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 810660, кл. С 07 С 27/32, 1979. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДНОЙ СМЕСИ ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОГО УГЛЕРОДА И

МЕТАНОЛА (57) Изобретение относится к разделению смесей органических соединений, в частноИзобретение относится к разделению смесей органических соединений, в частности водной смеси четыреххлористого углерода (ЧХУ) метанола (МС), которая является отходом химико-фотографической, нефтехимической и лакокрасочной промышленности.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат.

Пример 1, Исходную смесь подают в первую колонну общей эффективностью 15 т,т. на четвертую от куба теоретическую тарелку (т.т.), а на верхнюю тарелку этой колонны подают разделяющий агент — воду с температурой 60 — 65 «С. Температура верха колонны 660С, кубовой жидкости 70 — 800С.

С верха первой колонны отводится ЧХУ с примесью воды в аэеотропном соотношении и поступает в сепаратор. Иэ сепаратора отводится целевой продукт, а водный слой рециркулирует в колонну как разделяющий

„„ ЖÄ 1685908 А1 (я)5 С 07 С 31/04, 29/82, 19/06, 17/38 сти водной смеси CCI4 и метанола — отхода . химической промышленности. Цель — снижение энергозатрат. Для этого смесь с содержанием CCI4 14 1 — 64.5 мас, разделяют двуступенчатой ректификацией с получением в первой колонне водной экстрактивной ректификации дистиллята. содержащего CCI4, и кубового продукта— смеси метанола с водой с температурой 70—

86 С, из которого на второй ступени ректификации выделяют воду при кипении с дальнейшим ее охлаждением до 60 — 65 С и рециклом в первую колонну. Причем кратность разделяющего агента: разделяемая смесь (0,20 — 0,40);1. Энергозатраты уменьшаются на 16 — 22 .

Колонна работает с флегмовым числом, равным 1,5 — 2,5, с верха второй колонны отводится метанол, а из куба колонны выводится вода, часть которой после охлаждения возвращается в первую колонну как разделяющий агент.

100 кг/ч исходной смеси состава, мас. : ЧХУ 36,7; MC 43,3; вода 20,0, подается в колонну при температуре кипения. На верх колонны подается 29 кг/ч (К = 0,29) воды с температурой 65 С. Колонна работает беэ флегмирования (R = О). В дистиллят отбирается 38,3 кг/ч смеси состава, мас. :

ЧХУ 95,9; вода 4.1, с температурой 66 С. Из куба колонны отбирается 90,7 кг/ч продукта состава, мас. : МС 47.7: вода 52.3, с температурбй 77,4 — 78,0 С. Энергозатраты при

Продолжение табл, 1

Температ здел аген этом составляют: на охлаждение верхнего продукта 14000 кДж/ч; тепло в куб 19200 кД>к/ч, Кубовый продукт, первой колонны в количестве 90,7 кг/ч поступает во вторую колонну общей эффективностью 15 т.т., флегмовое число 1,5, С верха колонны (Т =

=-64,5 С) отводится 43,3 кг/ч МС, а с низа—

47,4 кг/ч воды (Т = 100 С), из которых 29 кг/ч после охлаждения рециркулирует в первую колонну, Энергозатраты при этом составляют; на охлаждение верхнего продукта

120200 кДж/ч; тепло в куб 124300 кДж/ч.

Энергозатраты на охлаждение разделяющего агента от 100 до 65 С составляют

4200 кДж/ч. Общие энергозатраты на работу комплекса составляют 281900 кДж/ч, Пример 2, Проводят аналогично примеру 1„но разделяющий агент в первую колонну подается при 60 С, при этом расход разделяющего агента возрастает до 36 кг/ч (К = 0,36), Общие энергозатраты в этом случае составляют 291000 кДж/ч.

Пример ы 3-5. Процесс ведут аналогично, Условия и результаты опытов собраны в табл. 1 и 2, причем примеры 6 и 7 проводят по известному способу.

Как видно из табл. 1, проведение процесса по предлагаемому способу позволяет при одинаковом составе исходной смеси снизить энергозатраты на 15 — 30% (приме5 ры 3 и 6: 4 и 7 соответственно).

Способ разделения водной смеси четыреххлористого углерода и метанола путем

10 двухступенчатой ректификации с получением в первой ступени экстрактивной ректификации дистиллята, содержащего четыреххлористый углерод, и кубового продукта — смеси метанол — вода с температу15 рой 70 — 80 С, из которого на второй ступени ректификации выделяют воду при температуре кипения с дальнейшим ее охлаждением и рециклом на первую ступень экстрактивной ректификации в качестве

20 разделяющего агента, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, воду после второй ступени ректификации охлаждают до 60 — 65 С и процесс ведут при кратности разделяющий реагент:

25 -.исходная смесь для разделения (0,2 — 0,4):

:1 для смесей. содержащих 14,1 — 64,5 мас,% четыреххлористого углерода.

Продолжение табл. 2

Редактор И.Дербак Техред M.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 3572 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Источник

Заключение

Разделение смеси — это выделение из нее чистых веществ.

Чтобы разделить смесь, необходимо знать свойства веществ, которые входят в ее состав.

Теперь вы знаете, что существуют различные способы разделения смесей: отстаивание, фильтрование, выпаривание.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий