测控班 钱俊睿 19号测控班 钱俊睿 19号
工程化学作业解答
解：（1）理论依据：碳酸饮料是将CO2溶于糖浆水使其达到饱和，糖水预先配好，并加入其他的化学物品以改善口感。如苯甲酸钠，酸味剂，香精，色素等。
相关反应方程式：NaHCO3+HAC=NaAC+H2O+CO2
CO2+H2O=H2CO3
查阅相关资料后知道：忽略其他影响因素，在一个绝对大气压下，温度为15.56℃时二氧化碳在水中的溶解度是一体积的水溶解一体积的气体。由于糖浆水未经酸化，需使碳酸水的量高于预计量，可选水与气体比为1:2；糖浆中糖占水的10%。
制作过程：现在取糖浆1升，则其中水和糖的量为900g和100g,(忽略水的密度变化)，则此时需要加入的二氧化碳的量为2升，在标准大气压下，1mol的气体体积为22.4L，所以需要的二氧化碳的物质的量为2/22.4=X/1,X=1/11.2mol，二氧化碳的来源可以是小苏打和醋酸反应。
计算过程：NaHCO3+HAC=NaAC+H2O+CO2
M NaHCO3=86×2/22.4=7.68g，M HAC=60×2/22.4=5.35g
将制出的二氧化碳加压加入到糖浆中，就可以成功了。
以下是我查阅的相关碳酸饮料制作的原料及计算：
原料名称配料量所占百分比
白砂糖10kg10%
磷酸130g0.13%
香精150g0.15%
焦糖色素2g0.002%
苯甲酸钠20g0.02%
糖浆总共20L
浓度42.5°Bx
物料衡算（100吨=100000kg）
砂糖20000×10%=2000
山梨酸钾20000×0.02%=2
磷酸20000×0.13%=26
香精20000×0.15%=30
焦糖色素20000×0.002%=0.4
一些相关的数据（班产量需料量）
需用糖浆20000L
浓度42.5°Bx
糖浆用糖用水量的计算
欲制白利度为56 BXº的糖浆1000l，按照白利度是指重量百分率的概念。白利度为56时，其相对密度（在20时）为1.265，就是说此糖液1000l的重量为1265kg,此1265kg糖液中56%为糖（708.4kg）,水为44%(556.6kg)。每千克糖的需水量应按下公式计算：
56：44=1：X
X=0.7857kg
即每1千克糖需水为0.7857千克才可配成白利度为56 BXº的糖液。如需要其他白利度浓度的糖液及所需该白利度糖液体积数，均可按以上公式推算得出。 每瓶加水1L
总用水80000×1L=80000kg/班
对于42.5°Bx糖液的相对浓度为1.42
糖浆总重为20000L×1.42=28400kg
需水28400×57.5%=16330kg
每班总用水量80000+16330=96330kg
CO2理论需要量的计算
根据气体常数1mol气体在0.1MPa、0℃时为22.41L,因此1mol CO2在T℃时的体积:
Vmol＝(273+T)/273×22.41(L)
则：G理＝V汽×N/Vmol×44.01
式中： G理为CO2理论需要量； V汽为汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分对CO2溶解度的影响以及瓶颈空隙部分的影响）；N为气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数；44.01为CO2的摩尔质量（g）； Vmol为T℃下1mol CO2的容积
CO2的利用率
二氧化碳的实际消耗量在碳酸饮料生产中比理论需要量大，因为生产过程中二氧化碳的损耗很大。
装瓶过程中损耗为40～60％，即实际上二氧化碳的用量为瓶内含气量的2.2～2.5倍；采用二次灌装时，用量为2.5～3倍。
（2）（I）以煤为燃料，生产1吨高铝水泥时，煤渣有180kg，也混于高铝水泥当中。
设所需的铝土矿为xkg,青石ykg，则有：
62.96%x（1-14.33%）=1045×53%…①
0.47%x（1-14.33%）+54.55%(1-40.31%)=1045×33%…②
由以上两式可以解出x=1026.83kg，y=1045.86kg
代回原来检验，可以发现镁的质量只有4.511kg。明显是不足，所以不能制成。
（II）以天然气为燃料，此时就不用考虑煤渣了
当生产一吨高铝水泥时，所需的Al2O3是
1000×0.53=530kg
又因为Al2O3完全来自铝土矿，则有
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M铝土矿=530÷0.6296÷（1-0.143）=982.6kg
其中含有CaO的量是
982.6×（1-0.143）×0.0049=4.12kg
而在高铝水泥中M氧化钙=1000×0.33=330kg 所以还需要氧化钙为330-4.12=325.88 由此可得青石的量为
M青石=325.88÷（1-0.4031）÷0.5455=100.82kg
由以上两量就可以得到
M氧化镁=2.52+1.788=4.312kg
M氧化硅=10.967+107.330=118.298kg
M氧化铁=19.951+2.861=22.812kg
M氧化钛=28.621+0.774=29.396k
很显然，MgO ，Fe2O3 ，TiO2 的量不足外，SiO2的量过多，因此可以得出结论，无法生产出该标准的高铝水泥来。
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