1、 浓硫酸稀释的热量衡算1、 物料衡算衡算基准为小时。以 W 表示表示各股物流的质量流量。流程示意图：查硫酸工作手册 （刘少武等编著、东南大学出版社）中的相关表格知 25的 98%硫酸的密度是 1.8310 ，即 1831 。3/cmg3/kg其中 hW58.218.稀释器的总质量平衡： 3W稀释器硫酸的平衡： .09.用 代入上面两方程解得：kg58.21hW/24.6302、热量衡算固体、液体和气体溶质溶解于溶剂中吸收和放出的热量称为溶解热，手册给出的溶解热数据中，有积分溶解热与微分溶解热。积分溶解热：以硫酸溶解于水形成硫酸水溶液说明积分溶解热的含义。在 25下把 1硫酸用水逐渐稀释，在此过
2、程中不断取出所放出的热量，使溶液温度保持在 25，这mol个过程所放出的热量称为积分溶解热。积分溶解热是浓度的函数，也是温度的函数。微分溶解热：微分溶解热系指 1 (有时用 1 )溶质溶解于含量为 x 的无限多的溶kmolkg液中（即溶解后溶液的含量仍可视为 x）时所放出的热量，以等单位表示。显然，微分溶解热是浓度的函数，也是温度./,/,/kgKJmollKJ的函数。方法一：经验公式法由硫酸工作手册知，溶解 1 硫酸于 n 水所放出的积分溶解热可用下式计molol算： 86.47910nQ式中 Q-硫酸的积分溶解热 ；)/(molJn-对于 1 硫酸所用的水的摩尔数ol积分溶解热不仅可以用来
3、计算把溶质溶于溶剂中形成某一含量溶液时的热效应，还可以用来计算把溶液自某一含量冲淡（或浓缩）到另一含量的热效应。在 25下将浓度为每 硫酸含 水的硫酸加水稀释，仍将继续有热量放出，mol1nol直至其成为浓度为每 硫酸含 水时，保持硫酸溶液的温度为 25，此两次热量2之差为 186.4)17860793.1860(2nnQ式中 - 硫酸放出的稀释热mol )/(molJn1-浓度为 x1 时 硫酸所含有的水的摩尔数ln2-浓度为 x2 时 硫酸所含有的水的摩尔数1具体计算如下：98%的浓硫酸对应的 .098/.102n35%的稀硫酸对应的 13562从而得在 25下把 98%浓硫酸稀释为 35
4、%稀硫酸，并使硫酸溶液保持 25时产生的稀释热： 186.4)793.1860273.1860(2nnQ9. KGJH/275.13.8)405(601.8.72 J/475.36.8)205(406.81 KJQn 102.34612.5998.015.2)1( 42/134.59SOmolHKJ进而得在 25下 98%的浓硫酸稀释为 35%稀硫酸，并保持硫酸溶液温度为 25，每小时产生的稀释热为 又查硫酸工作手册中表“硫酸和发烟硫酸的热焓量（以 0为基准） ”并采用内插法得 25时 35%硫酸的热焓量为 45时 35%硫酸的热焓量为 热焓量之差为 /.97.2.3最后得在 25下 98%硫
5、酸稀释为 35%硫酸，并保持硫酸溶液为 45，每小时产生的稀释热为24.16308.5902.3416* HWQ74KJ.8方法二：实验数值查表法由硫酸工作手册中表“25下硫酸溶解于水中的积分溶解热 和微分溶解热 ”积Q微知25时 98%硫酸的积分溶解热 421/263.7SOKGHJQ积25时 35%硫酸的积分溶解热 08积从而得在 25下把 98%浓硫酸稀释为 35%稀硫酸，并保持硫酸溶液为 25的的稀释热：21积积 QKJ5.368)263.70.68(9进而得在 25下把 98%的浓硫酸稀释为 35%稀硫酸，并是硫酸溶液为 25，每小时产生的稀释热为24.16308.592.368*
6、HWQKJ71方法三：修正的经验公式法由于汤姆逊曾提出的 1 溶于 中时，放出稀释热的经验公式为42SOmolHoln20，经此经验公式得出的结果与实验值相比存在较大的偏差，最86.4793.1860nQ大负偏差为 12%，最大正偏差为 11.6%；蔡芝林的硫酸热效应的计算 一文中对该公式做出了修正，修正后的硫酸稀释热的公式为 ，经此计算公式得186.47.2050nQ出的结果与实验值相比，准确性有明显的提高，最大负偏差减小到 6.9%，最大正偏差减小到 6.2%，下面用修正的经验公式计算;98%的浓硫酸对应的 1.098/.102n35%的稀硫酸对应的 3562从而得在 25下把 98%浓硫
7、酸稀释为 35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持在 25下，产生的稀释热为：186.47.20517.205nnQKJQn 064.378024.6598.105.2)1(* KGJH/275.13.8)405(601.8.72J/475.36.8)205(406.81 KJ024.651786.3. 18.4529168.4070.21进而得在 25下把 98%的浓硫酸稀释为 35%稀硫酸，使硫酸溶液保持在 25下，每小时产生的稀释热为又查硫酸工作手册中表“硫酸和发烟硫酸的热焓量（以 0为基准） ”并采用内插法得25时 35%硫酸的热焓量为45时 35%硫酸的热焓量为热焓量之差为 J/.97.32.
8、1最后的 25的 98%硫酸稀释为 45的 35%硫酸每小时产生的稀释热为24.16308.504.863* HWQ797KJ2.133、三种方法计算硫酸稀释产生的稀释热的结果比较由以上三种关于积分溶解热的计算方法得出的数值结果知，并以基于实验数据查表法得出的计算结果为基准；用方法一计算得出的结果的偏差为： %05.9173.219.0.4681 用方法三计算得出的结果的偏差为：%59.31073.219.6.85从而知修正后的关于硫酸积分溶解热的计算式得出的结果的准确性有较大的提高。为了进一步说明方法一和方法二所计算的硫酸稀释热的差别，将用这两种方法计算纯硫酸稀释到不同浓度的硫酸产生的稀释热
9、的数值对比如下表 1 不同浓度下实验数值查表法和汤姆逊经验公式法计算所得的稀释热的比较硫酸浓度（%）实验数值查表法计算所得稀释热 )/(kgj汤姆逊经验公式法计算所得稀释热 )/(kgj相对误差（%）5 754.4614 745.7947 -1.148710 746.9251 735.4114 -1.541515 741.0636 720.4645 -2.779720 731.8526 704.2616 -3.770025 720.9670 686.7608 -4.744530 704.6384 667.8783 -5.216935 683.7044 647.2793 -5.327640 66
10、0.2584 624.8380 -5.364645 634.7189 600.2196 -5.435450 606.2486 573.0892 -5.469655 572.3356 543.1117 -5.106160 536.3291 509.7848 -4.949365 496.9732 472.5641 -4.911570 453.0118 430.5286 -4.963075 405.7009 382.9666 -5.603780 350.4352 328.4126 -6.284385 279.2596 265.3594 -4.977590 185.8939 191.9229 3.24
11、3295 92.9470 105.6330 13.648698 37.2625 44.3382 18.988899 18.5894 22.5878 21.5090从上面表格知在硫酸浓度低于 90%时，用汤姆逊曾提出的经验公式法（即方法一）计算硫酸的积分溶解热和溶解热的实验值（即方法二）比较，偏差不是很大：但当硫酸浓度超过 90%时，用汤姆逊曾提出的经验公式法计算得出的硫酸的积分溶解热和实验值比较，偏差很大，而且随着硫酸浓度的增大，其偏差也愈大。下表是硫酸积分溶解热的汤姆逊公式计算值、实验数据查表值和改进的经验公式计算值的综合比较表 2 18时 1 硫酸（液）溶解于 水中所产生的积分溶解热的实验
12、值与计算值molmoln0积分溶解热 Q )/(olJ水摩尔数 0n实验数据查表值改进的经验公式计算值偏差(%)汤姆逊公式计算值偏差(%)0.00 0 0 0 00.11 920 967 -5.1 -120.25 1920 2071 -5.1 -10.70.43 3300 3316 -0.5 -4.50.67 4890 4730 +3.3 +0.81.00 6740 6325 +6.2 +5.31.50 8630 8195 +5.0 +5.92.33 10680 10381 +2.8 +5.64.00 13010 12998 +0.1 +5.39.00 15110 16155 -6.9 +1.519.00 16900 17995 -6.5 +3.5 20200 20050 +0.7 +11.6由表 2 知，硫酸的积分溶解热的改进的经验公式计算值较汤姆逊经验公式计算值的准确性有明显提高，汤姆逊经验公式计算值的最大负偏差为 12%，最大正偏差为 11.6%，而改进的经验公式计算法的最大负偏差为 6.9%，最大正偏差为 6.2%。4、结论综上得出，若计算硫酸溶解于水到一定浓度时产生的稀释热或把一定浓度硫酸稀释到另一浓度产生的稀释热最准确的方法为实验数据查表法，即方法二。
