Меню

100 м куб водорода находящегося при нормальном давлении

—>Решение задач по химии —>

Гольбрайх З. Е., Маслов Е. И. Сборник задач и упражнений по химии: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1997. — 384 с.: ил.

Задачи 19-28

19. 100 мл газа, измеренных при нормальных условиях, приведите к стандартным условиям. Решение

20. 100 мл газа, измеренных при стандартных условиях, приведите к нормальным условиям. Решение

21. Даны 480 л газа при 17 °С и 104 кПа. Приведите объем газа к нормальным условиям: 0 °С и 101,3 кПа. Решение

22. Даны 600 м 3 газа при 7 °С и 100 кПа. Вычислите объем газа при -13 °С и 80 кПа. Решение

23. Приведите к 0 °С и 101,3 кПа следующие объемы газов, измеренные при указанных условиях: а) 375 мл при -23 °С и 97,3 кПа; б) 900 л при 37 °С и 104 кПа; в) 320 м 3 при -3 °С и 103,3 кПа; г) 1080 л при 127 °С и 10,13 кПа. Решение

24. 1 м 3 газа находится при 0 °С. При какой температуре объем газа удвоится, если давление останется неизменным? Решение

25. Даны 8 л газа при -23 °С. При какой температуре объем газа станет равным 10 л, если давление останется неизменным? Решение

26. Даны 40 мл газа при 7 °С и 96 кПа. При каком давлении объем газа достигнет 60 мл, если температура возросла до 17 °С? Решение

27. В закрытом баллоне находится газ при температуре -3 °С под некоторым давлением. До какой температуры должен быть нагрет газ, чтобы давление внутри баллона возросло на 20%? Решение

28. Даны 0,5 м 3 газа при 37 °С и 405,2 кПа. При каком давлении объем газа при 0 °С станет равным 1 м 3 ? Решение

Задачи 29-56

29. Вычислите массу измеренного при стандартных условиях 1 л следующих газов: а) водорода; б) кислорода; в) оксида углерода (IV); г) оксида углерода (II); д) фосгена COCl2; е) оксида азота (II). Решение

30. Вычислите массу воздуха в комнате размерами 6×8×4 м при 20 °C и 101,3 кПа. Решение

31. Произведение RT для стандартных условий равно 2476 Дж∙моль-1. Что означает эта величина? Решение

32. Вычислите массу 1 л следующих газов при 0 °C и 101,3 кПа: а) водорода; б) кислорода; в) оксида углерода (IV); г) оксида углерода (II); д) фосгена COCl2; е) оксида азота (IV). Решение

33. Вычислите массу 1 м 3 следующих газов при 0 °C и 101,3 кПа: а) оксида азота (I) N2O; б) дициана (CN)2; в) фторида кремния SiF4; г) диоксида серы SO2. Решение

34. Вычислите в миллиграммах массу 1 мл следующих газов при 0 °C и 101,3 кПа: а) метана; б) ацетилена; в) хлорида водорода; г) оксида хлора (I) Cl2O. Решение

35. Какой объем в литрах займут при нормальных условиях: а) 3,5 г азота; б) 640 г кислорода; в) 110 г оксида углерода (IV); г) 70 г оксида углерода (II)? Решение

Читайте также:  Низкое артериальное давление норма и отклонения

36. Какой объем в кубических метрах займут при нормальных условиях: а) 1 т хлорида водорода; б) 1,5 т оксида азота (II); в) 220 кг оксида азота (I) N2O; г) 1 кг аргона? Решение

37. Какой объем в миллилитрах займут при нормальных условиях: а) 0,85 г аммиака; б) 1,4 г этилена C2H4; в) 128 мг иодида водорода; г) 17 мг фосфина PH3? Решение

38. Вычислите массу: а) 1 л водорода при 10 °C и 96 кПа; б) 8 л кислорода при -13 °C и 104 кПа; в) 224 л CO2 при 27 °C и 152 кПа; 1 м 3 CO при 7 °C и 50,65 кПа. Решение

39. В баллоне вместимостью 25 л находится при 15 °C водород под давлением 810,4 кПа. Вычислите массу водорода. Решение

40. Вычислите объем, занимаемый: а) 5,5 г CO2 при 11 °C и 102,6 кПа; б) 16 г SO2 при 22 °C и 99,3 кПа; в) 1 кг азота при -3 °C и 100 кПа; г) 1 г HCN при 20 °C и 100,6 кПа; д) 1 т водорода при 17 °C и 1013 кПа; е) 0,1 г хлора при 47 °C и 20,26 кПа. Решение

41. Баллон вместимостью 10 л содержит при 27 °C моль кислорода. Вычислите давление кислорода в баллоне. Решение

42. В закрытом баллоне вместимостью 40 л находится 77 г CO2. Манометр, присоединенный к баллону, показывает давление 106,6 кПа. Вычислите температуру газа. Решение

43. При каком давлении масса 1 л кислорода при 0 °C составит 1 г? Решение

44. До какой температуры должен быть нагрет азот, чтобы масса 1 л его составила 1 г? Решение

45. 0,111 г некоторого газа заняли 26 мл при 17 °C и 104 кПа. Вычислите молярную массу газа. Решение

46. В одном из двух закрытых баллонов находится кислород, а в другом – азот. Массы обоих газов одинаковы. Температура обоих газов 27 °С. В каком баллоне давление больше и во сколько раз? До какой температуры следует нагреть содержимое одного баллона, чтобы давление внутри него достигло давления в другом баллоне? Решение

47. В закрытом баллоне находится 160 г кислорода под давлением 121,6 кПа при 12 °С. Вычислите массу CO2 в объеме баллона, если газ находится под давлением 202,6 кПа и при 37 °С. Решение

48. Сколько литров кислорода при 21 °C и 104,5 кПа выделится при разложении 490 г KClO3? Решение

49. Сколько граммов кальция вступило в реакцию с водой, если объем выделившегося водорода при 25 °С и 99,3 кПа равен 480 л? Решение

50. При разложении 0,927 г азотсодержащего вещества образовалось 126 мл азота (при 27 °C и 98,64 кПа). Вычислите процентное содержание азота в веществе. Решение

51. Сколько литров водорода (при 12 °C и 102,6 кПа) выделится при взаимодействии 1 кг цинка с соляной кислотой? Решение

52. Горячий раствор KOH реагирует с хлором по уравнению

Читайте также:  Какое давление воздуха необходимо в гидроаккумуляторе

Сколько KOH потребуется для взаимодействия с 0,8 м 3 хлора (при 7 °C и 98,64 кПа)? Сколько килограммов KClO3 образуется при этом? Решение

53. Диоксид марганца теряет при прокаливании кислород, образуя Mn3O4. Какой объем кислорода (при 32 °C и 111,4 кПа) выделится из 0,5 кг MnO2? Решение

54. Сколько кубических метров водяного газа (H2+CO) теоретически может быть получено при 127 °C и 81,04 кПа из 1 т угля, содержащего 4% посторонних примесей? Решение

55. 1 г сплава магния с алюминием выделил из соляной кислоты 1,27 л водорода (при 25 °С и 100 кПа). Вычислите процентный состав сплава. Решение

56. Из 3 г смеси CaCO3 и MgCO3 получено 760 мл CO2 (при 20 °С и 99,7 кПа). Вычислите количественное соотношение CaCO3 и MgCO3. Решение

Источник

Проблемы водородной энергетики

Часть 5

Если судить по прошлым статьям , где описывалась водородная энергетика и перспективы водородной экономики, то может возникнуть заблуждение, что никаких технологических ограничений к переходу на водород, в принципе, нет. Однако это не так.

Самая большая нерешённая проблема водородной энергетики и перспектив водородной экономики – это хранение водорода.

Хранение водорода обходится ещё дороже, чем его производство. Всё дело в плотности энергии водорода на 1 м3 , и в больших утечках. Также к хранению водорода предъявлен список строгих требований, среди которых главным является то, что системы хранения должны выдерживать либо криогенные температуры, либо высокие давления, либо содержать активные материалы, которые взаимодействуют с водой или воздухом.

То есть условия хранения водорода – всегда неблагоприятные, требующие обеспечения высокой надёжности и безопасности.

Какие существуют методы хранения водорода?

1. Хранение газообразного водорода под давлением.

Самый простой метод хранения водорода – это его газообразная форма под давлением.

1 килограмм водорода при комнатных условиях занимает 11,2 м3 объёма, что очень много. Сжимая газообразный водород, мы увеличиваем его плотность. Согласно уравнению состояния идеального газа, чем выше давление газа, тем меньший объём он занимает.

Сам принцип, инфраструктура и технические решения такого метода уже давно отработаны на хранении природного газа.

Для хранения используются цилиндрические баллоны и трубы большого диаметра (контейнеры).

В обычных стальных баллонах хранится водород под давлением до 200 атмосфер .

При таком давлении в 1 м3 хранится около 17,8 килограмм водорода. То есть для хранения 1 кг , водорода при давлении в 20 МПа , нужно 56,3 литра объема. И это честно говоря, вообще трэш с энергетической точки зрения.

Самостоятельно можно подсчитать энергетическую плотность, и узнать, почему это трэш.

Существуют титановые баллоны, способные хранить водород под давлением 400 атмосфер .

Наиболее передовые, композитные баллоны, используемые на автотранспорте, способны безопасно выдерживать давление до 700 атмосфер .

Однако даже при таком высоком давлении энергетическая плотность водорода составляет всего 4,4 МДж на 1 литр , что более чем в 7 раз меньше аналогичного показателя бензина – 31,6 МДж на 1 литр .

Хранение водорода под рабочим давлением 160 атмосфер в стационарных условиях происходит в трубах-контейнерах, часто объединённых по 18 штук . Это позволяет запасти до 700 кг водорода.

Читайте также:  Водоструйное оборудование высокого давления

2. Хранение водорода в жидком виде.

Плотность жидкого водорода составляет 70,8 кг/м3 , что в 1,83 раза больше чем в газообразной форме при давлении в 700 Атмосфер . Соответственно, энергетическая плотность будет более 8 МДж на 1 литр .

Однако сам процесс сжижения водорода энергоёмкий: от 25 до 45 % энергии сжиженного водорода расходуется на сам процесс сжижения, что соответствует 10-14 кВт*ч затрат электроэнергии на 1 кг водорода.

Хранится жидкий водород в криогенных контейнерах, конструкция которых сильно отличается от конструкции композитного баллона для хранения газообразного водорода.

Для производства используются высококачественные стали, предназначенные для требуемых температурных диапазонов. Резервуары оснащены фильтрами тонкой очистки жидкого водорода и пробоотборником специальной конструкции, и имеют высокоэффективную теплоизоляционную систему.

Однако, какой бы хорошей ни была изоляция, потери на испарение водорода существуют, и довольно-таки существенные. Они особенно заметны для небольших резервуаров с высоким соотношением поверхности к объему.

Наибольших успехов в плане уменьшения утечек добились специалисты BMW. Они разработали и испытали несколько автомобилей с водородным топливом, хранящимся в жидком виде в специальных баллонах. Им удалось уменьшить потери на испарение до 1,5 % массы в день.

При хранении жидкого водорода в стационарных контейнерах нужно учитывать одну особенность: хранение водорода в герметичных ёмкостях в жидком виде нерационально для небольших количеств водорода (менее 1 кг ), так как утечка жидкого водорода для небольших количеств очень велика, а оборудование слишком дорогое.

Последние разработки в области контейнерного хранения водорода предлагают хранить водород независимо от условий заполнения. Баллоны могут быть заполнены жидким водородом при высоком или низком давлении, сжатым газообразным водородом при низкой или комнатной температуре, возможны и комбинации этих операций (если исходная температура баллона находится в диапазоне от 180 до 300 К ). В этом случае водород хранится не в жидком состоянии, а как сжатый криогаз или смесь жидкого и газообразного водорода (в зависимости от условий). Кроме того, в таких системах могут использоваться сорбенты с большой удельной поверхностью. При заполнении жидким водородом обеспечивается высокая плотность и малые потери на испарение.

Обобщая вышенаписанное, подводим итоги:

1. Энергоёмкость водорода, хранимого в газообразной форме под давлением до 400 атмосфер , очень маленькая. Баллоны, способные хранить водород под давлением 700 атмосфер , существенно дороже, и тоже обладают недостаточно высокой энергоёмкостью.

2. Стоимость хранения водорода в жидком виде относительно высокая, так как требует соответствующего оборудования с высокой стоимостью.

3. Уровень утечки жидкого водорода для небольших хранилищ, особенно в случае длительного времени хранения, очень высок.

Всё это заставляет искать новые и более эффективные способы хранения водорода. И они есть. Один из таких способов — это хранение водорода в твёрдых носителях (гидридах металлов), где возможно добиться плотности в 2,7 раза больше, чем в жидком водороде . И об этом в следующей статье.

Часть 6. Современные проблемы хранения водорода

P. S. Ссылки на источники теперь находятся в группе Вконтакте !

Источник

Adblock
detector