Question

もつ

化学の問題です。中和の問題なのですが、マーカーで囲っている範囲が分かるようでわからなくて困っております。
中和するのに必要な濃硫酸に含まれる溶媒の水の量を出す計算式で0.98でわる意図が理解できておりません。

No.4の解説 排水の中和に必要な流量
→問題はP.360
以下,単位時間当たりで考える。 水酸化ナトリウムの硫酸による中和反応
は
H2SO4+2NaOH
→ Na2SO4+2H2O
で表される。NaOH の物質量は
400kg×0.200 (20wt%)
-=2.00kmol
40.0g/mol
であるから,中和に必要なH2SO4, 中和で生成するNa2SO4とH2Oの質量は
それぞれ次のようになる。
1.00kmol×98.0g/mol=98.0kg (H2SO4)
1.00kmol×142g/mol=142kg (Na2SO4)
2.00kmol×18.0g/mol=36.0kg (H20)
中和するのに必要な98.0wt% 濃硫酸に含まれる溶媒の水の質量は
98.0kg X-
1-0.980
0.980
*
-=2.00kg
であり, Na2SO4を飽和させるのに必要な水の質量は
-H2O1kgに
1.00kg
1.00kmol X142g/mol X
1092kg
0.130kg
・溶解するNa2SO4
と求まる。 排水に含まれる水の質量は
400kg×(1-0.200)=320kg
であるから,加えるべき水の最小の質量は次のようになる。
1092- (36.0+2.00+320)}kg=734kg
以上より、正答は1である。

400kgで出ている。 この排水を98.0wt%の濃硫酸で中和した後、中和によ
って生成する硫酸ナトリウムを水で溶解し系外に排出したい。 このとき,
No.4 あるプラントから20.0wt%の水酸化ナトリウムを含む排水
き水の流量の最小値はおよそいくらか。
ただし,水1.00kgに対して溶解する硫酸ナトリウムは0.130kgとし,水酸化
ナトリウムの式量を40.0, 硫酸ナトリウムの式量を142, 硫酸の分子量を98.0,
水の分子量を18.0 とする。
17.34×10kg・h'
27.50×10kgh-1
3770×10kgh''
47.92×10kghl
51.09×10kg ・h

Answer 1

hira

以下、1時間でのkg、mol量で考えます。
　　　各溶液の溶質mol, 水kgを求めます。

(20wt%NaOH水溶液)
NaOH : 400× 0.2kg/h ×1/(40g/mol) =2.0 kmol/h
H2O : 400× 0.8kg/h = 320kg/h

(98wt%H2SO4 水溶液)
H2SO4:
反応式
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
より、反応比から最低必要量は1.0kmol/h

H2O:
H2SO4重量は1.0kmol/h ×98g/mol =98 kg/h
よって、98wt%H2SO4 水溶液全量は、
98 kg/h × 1/0.98 = 98/0.98 kg/h
よって、水量は
98/0.98 kg/h ×(1-0.98) = 2kg/h

よって、反応前の水溶液の水量は
320kg/h + 2kg/h = 322 kg/h

以上反応式、反応比より、
反応後のNa2SO4とH2Oの各総重量は

Na2SO4: 2kmol/h ×1/2 × 142g/mol = 142 kg/h

H2O: 322kg+ (反応生成分) (2kmol/h ×1 ×18g/mol)
= 358 kg/h

Na2SO4 : 水の溶解比は0.130 : 1.00より、
溶解に必要な最低限必要な水量は
142 kg/h × 1.00/0.130 = 1092.3 kg/h
よって、
反応後の水量ではNa2SO4 を全部溶かすには足りないので、不足分を追加します。
その最低追加量は
1092.3 kg/h - 358 kg/h
= 734.3kg/h = 7.34 × 10^2 kg/h

よって答えは①となります。