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STOICHIOMETRY

E x e r c i s e s2 . 1 A n a t u r a l g a s c o n t a i n s 6 0 . 7 % C H 4 ' 2 9 . 0 3 % H 2 , 7 . 9 2 % C 2 H 6 , 0 . 9 8 %C 2 H 4 , 0 . 7 8 % 0 2 , 0 . 5 8 % C O

F i n d ( a ) V o l u m e o f a i r n e c e s s a r y t o c o m p l e t e l y b u r n i t( b ) V o l u m e o f p r o d u c t s o f c o m b u s t i o nb o t h r e l a t i v e t o o n e v o l u m e o f g a s a n d a t t h e s a m e t e m p e r a -t u r e a n d p r e s s u r e .

2 . 2 A n a n n e a l i n g f u r n a c e u s e s a f u e l o i l c o n t a i n i n g 1 6 . 4 % H a n d8 3 . 6 % C . I t i s p r o p o s e d t o f i r e t h i s f u r n a c e w i t h 2 5 % e x c e s sa i r . C a l c u l a t e t h e f l u e g a s a n a l y s i s , a s s u m i n g c o m p l e t ec o m b u s t i o n . R e p e a t t h e c a l c u l a t i o n a s s u m i n g t h a t 5 % o f t h et o t a l c a r b o n i s b u r n t t o C O o n l y .2 . 3 I f p u r e H 2 i s b u r n e d c o m p l e t e l y w i t h 3 2 % e x c e s s a i r , w h a t i st h e O r s a t a n a l y s i s o f t h e p r o d u c t g a s ?2 . 4 A p y r i t e o r e i s r e d u c e d w i t h h y d r o g e n . T h e o r e c o n t a i n s 1 0 %o f s o l i d i n e r t s ( g a n g u e ) . T w e n t y p e r c e n t e x c e s s H 2 i s u s e d ,a n d t h e c i n d e r ( s o l i d r e s i d u e ) r e m a i n i n g c o n t a i n s 5 % F e S 2 b yw e i g h t .

F e S + 2 H 2 - > - F e + 2 H 2 SO n t h e b a s i s o f 1 0 0 l b o f o r e c h a r g e d , c a l c u l a t e t h e v o l u m eo f f u r n a c e g a s e s a t 4 0 0 C a n d 1 a t m . ( f t 3 ) .

2 . 5 A n a t u r a l g a s h a s t h e f o l l o w i n g c o m p o s i t i o n b y v o l u m e :C H 4 = 9 4 . 1 % , C 2 H 6 = 3 . 0 % , N 2 = 2 . 9 %

A t a t e m p e r a t u r e o f 8 0 F a n d a t a p r e s s u r e o f 5 0 p s i a ,c a l c u l a t e :( a ) t h e p a r t i a l p r e s s u r e o f t h e n i t r o g e n ( p s i a )( b ) t h e v o l u m e o f t h e n i t r o g e n c o m p o n e n t p e r 1 0 0 c u . f t .o f g a s ( f t 3 )( e ) t h e d e n s i t y o f t h e g a s i n k g / m 3 a t t h e e x i s t i n gc o n d i t i o n s .Y o u m a y a s s u m e t h a t t h e i d e a l g a s l a w i s a p p l i c a b l e .

2 . 6 A z i n c r e t o r t i s c h a r g e d w i t h 7 0 k g o f r o a s t e d z i n c c o n c e n -t r a t e s c o n t a i n i n g 4 5 % Z n , p r e s e n t a s Z n O . R e d u c t i o n t a k e sp l a c e a c c o r d i n g t o t h e r e a c t i o nZ n O + C = Z n + C O

O n e - f i f t h o f t h e Z n O r e m a i n s u n r e d u c e d . T h ~ z i n c v a p o r a n dC O p a s s i n t o a c o n d e n s e r , f r o m w h i c h t h e C O . e s c a p e s a n d b u r n s

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t o C 0 2 a s i t e m e r g e s f r o m t h e m o u t h o f t h e c o n d e n s e r . T h eC O e n t e r s t h e c o n d e n s e r a t 3 0 0 C a n d 7 0 0 m m H g p r e s s u r e .C a l c u l a t e : (a) (T h e v o l u m e o f C O i n c u b i c m e t e r s e n t e r i n g t h e c o n d e n s e r ,

m e a s u r e d a t ( 1 ) s t a n d a r d c o n d i t i o n s , a n d ( 2 ) a t a c t u a lc o n d i t i o n sT h e w e i g h t o f C O , i n k i l o g r a m sT h e v o l u m e o f C O 2 f o r m e d w h e n t h e C O b u r n s , a t 7 5 0 Ca n d 7 6 5 m m H g .

2 . 7 A n a n t h r a c i t e c o a l c o n t a i n s 8 9 % C a r b o n , 3 % H y d r o g e n , 1 %O x y g e n a n d 7 % A s h . I t i s b u r n e d u s i n g 1 5 p e r c e n t m o r e a i rt h a n i s t h e o r e t i c a l l y n e e d e d f o r i t s p e r f e c t c o m b u s t i o n . T h ea s h e s w e i g h 1 0 k g p e r 1 0 0 k g o f c o a l b u r n e d .

(b)(c)

e a 1 c u l a t e :( 1 ) T h e v o l u m e o f a i r ( a s s u m e d d r y a n d a t s t a n d a r d c o n d i t i o n s )

u s e d p e r k g o f c o a l b u r n e d .( 2 ) T h e n u m b e r o f c u b i c f e e t o f a i r p e r p o u n d o f c o a l .( 3 ) T h e p e r c e n t a g e c o m p o s i t i o n ( b y v o l u m e , o f c o u r s e ) o ft h e g a s , a s s u m i n g i t c o n t a i n s n o s o o t o r u n b u r n e d g a s .( 4 ) T h e p e r c e n t a g e c o m p o s i t i o n o f t h e s a m e , i f f i r s t d r i e d

a n d t h e n a n a l y z e d .( 5 ) T h e n u m b e r o f g r a m s o f m o i s t u r e c a r r i e d p e r c u b i c

m e t e r o f d r i e d g a s m e a s u r e d .( 6 ) T h e n u m b e r o f g r a i n s p e r c u b i c f o o t .( 7 ) T h e v o l u m e o f t h e c h i m n e y g a s e s , a t s t a n d a r d c o n d i t i o n s ,

( w a t e r a s s u m e d u n c o n d e n s e d ) p e r k g o f c o a l b u r n e d .( 8 ) T h e n u m b e r o f c u b i c f e e t o f p r o d u c t s p e r p o u n d o f c o a l .( 9 ) T h e v o l u m e o f t h e p r o d u c t s i n c u b i c m e t e r s a t 3 5 0 C a n d

7 0 0 m m H g p r e s s u r e .( 1 0 ) T h e v o l u m e ' o f t h e p r o d u c t s i n c u b i c f e e t a t 6 0 0 F a n d

2 9 i n o f w a t e r p r e s s u r e .2 . 8 A b i t u m i n o u s c o a l c o n t a i n s :

C a r b o n 7 3 . 6 0 w / o O x y g e n 1 0 . 0 0H y d r o g e n 7 . 3 0 M o i s t u r e 0 . 6 0N i t r o g e n l . 7 0 A s h 8 . 0 5S u l p h u r 0 . 7 5 1 0 0 . 0 0

I t i s p o w d e r e d a n d b l o w n i n t o a c e m e n t k i l n b y a b l a s t o fa i r .

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STOICHIOMETRY

C a 1 c u l a t e :( 1 ) T h e v o l u m e o f d r y a i r , a t 8 0 F , a n d 2 9 i n c h e s b a r o m e t r i c

p r e s s u r e t h e o r e t i c a l l y r e q u i r e d f o r t h e p e r f e c t c o m -b u s t i o n o f o n e p o u n d o f t h e c o a l .

( 2 ) T h e v o l u m e o f t h e p r o d u c t s o f c o m b u s t i o n , u s i n g n oe x c e s s o f a i r , a t 5 5 0 F a n d 2 9 i n c h e s b a r o m e t r i c p r e s -s u r e a n d t h e i r p e r c e n t a g e c o m p o s i t i o n .

2 . 9 A l i m e s t o n e i s a n a l y z e d a s C a C 0 3 ( 9 3 . 1 2 w t % ) ; M g C 0 3 ( 5 . 3 8 w t % ) ;a n d i n s o l u b l e m a t t e r ( 1 . 5 0 w t % ) .( a ) H o w m a n y k i l o g r a m s o f c a l c i u m o x i d e c o u l d b e o b t a i n e d

f r o m 5 t o n s o f t h e l i m e s t o n e ?( b ) H o w m a n y k i l o g r a m s o f c a r b o n d i o x i d e a r e g i v e n o f f p e r

p o u n d o f t h i s l i m e s t o n e ?2 . 1 0 P y r o 1 u s i t e U1n02) i s d i s s o l v e d i n h y d r o c h l o r i c a c i d b y t h e

r e a c t i o n

T h e c h l o r i n e w a s p a s s e d i n t o p o t a s s i u m i o d i d e s o l u t i o n w h e r ei t l i b e r a t e d i o d i n e :

C 1 2 + 2 K 1 ~ 2 K C l + 1 2T h e i o d i n e l i b e r a t e w a s e s t i m a t e d b y a d d i n g s o d i u m t h i o s u l f a t e ;t h e r e a c t i o n b e i n g

1 2 + 2 N a 2 S 2 0 3 ~ 2 N a 1 + N a 2 S 4 0 6I f 5 . 6 g r a m s o f c r y s t a 1 1 i z e d s o d i u m t h i o s u l f a t e , N a 2 S 2 0 3 5 H 2 0 ,w e r e u s e d u p , h o w m a n y g r a m s o f m a n g a n e s e w e r e p r e s e n t ?

2 . 1 1 H o w m a n y m o l e s o f F e 2 0 3 w o u l d b e f o r m e d b y t h e a c t i o n o fo x y g e n o n o n e k i l o g r a m o f i r o n ?

2 . 1 2 W i r e s i l v e r w e i g h i n g 3 . 4 8 g r a m s w a s d i s s o l v e d i n n i t r i c a c i d .W h a t w e i g h t o f s i l v e r n i t r a t e w a s f o r m e d ?

2 . 1 3 1 r o n p y r i t e s , F e S 2 ' i s b u r n e d i n a i r t o o b t a i n S 0 2 a c c o r d i n gt o t h e e q u a t i o n :

4 F e S + 1 1 0 2 -e- 2 F e 2 0 3 + 8 S 0 2H o w m a n y l i t e r s o f S 0 2 , m e a s u r e d a t 3 0 0 C a n d 7 4 0 m m o f H g ,c o u l d b e o b t a i n e d f r o m 1 0 0 l i t e r s o f o x y g e n a t s t a n d a r dc o n d i t i o n s ?

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Z . 1 4 B a l a n c e t h e e q u a t i o n :C ~ + H Z S 0 4 -+ C u S 0 4 + S O Z + H Z O

( a ) H o w m a n y g r a m s o f c o p p e r s u l f a t e w o u l d b e f o r m e d f o re a c h m o l e o f c o p p e r r e a c t i n g ?( b ) H o w m a n y g r a m s o f C u w o u l d b e r e q u i r e d t o p r o d u c e 1 0 0 g

o f c o p p e r s u l f a t e ?( c ) H o w m a n y m o l e s o f S O Z w o u l d b e f o u n d f o r e a c h m o l e o f

a c i d r e a c t i n g ?( d ) H o w m a n y g r a m s o f w a t e r w o u l d b e f o r m e d f o r e a c h m o l e

o f C u s u l f a t e f o r m e d ?

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