Wydajność reakcji chemicznych.pdf

Cz. VI - Wydajność reakcji chemicznych

Przykładowe zadanie1 : Kwas azotowy na skalę przemysłową otrzymuje się przez spalenie

amoniaku w kilku etapach:

I. Etap : spalenie amoniaku w tlenie w obecności katalizatora (Pt)

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

II.

Etap: utlenienie NO w powietrzu atmosferycznym do N 2 O 4

2NO + O 2 → N 2 O 4

III.

Rozpuszczenie N 2 O 4 w wodzie (zapis uproszczony)

2N 2 O 4 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3 (w rzeczywistości N 2 O 4 + H 2 O→ HNO 3 + HNO 2 )

Oblicz, ile kg 60% roztworu HNO 3 otrzyma się z 2,24m 3 amoniaku (warunki normalne),

jeżeli wydajność na poszczególnych etapach wynosi: I – 90%, II – 80%, III – 60%.

Metoda rozwiązania

- obliczenie całkowitej wydajności reakcji

ɳ = 0,9 x 0,8 x 0,6 x 100% = 43,2%

- wyrównanie współczynników stechiometrycznych w równaniach rekcji na poszczególnych

etapach:

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O 1 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

2NO + O 2 → N 2 O 4 x 2 4NO + 2O 2 → 2N 2 O 4

2N 2 O 4 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3 1 2N 2 O 4 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3

- V NH3 = 2,24m 3 = 2,24m 3 x 1000 = 2240dm 3 .

- obliczenie liczby moli amoniaku n = 2240dm 3 : 22,4dm 3 /mol = 100 moli

- obliczenie masy otrzymanego HNO 3 , M HNO3 = 63g/mol

4 mole amoniaku ---------- 0,432 x 4 x 63g kwasu

100 moli ------------------- x

---------------------------------------

x = 2721,6g HNO 3

- obliczenie masy 60% roztworu kwasu

1000g (1kg 60% roztworu) ------------- 600g HNO 3

x ---------------------------------------- 2721,6g

x = 4,536kg

Zadanie 2 ; Monosacharyd (glukoza) otrzymany w wyniku hydrolizy 1 kg skrobi poddano

fermentacji alkoholowej, otrzymując 142g etanolu. Oblicz wydajność reakcji.

Metoda rozwiązania:

-hydroliza skrobi w obecności H + : (C 6 H 11 O 5 )n + nH 2 O → nC 6 H 12 O 6

- obliczenie liczby moli reszt glukozy w 1000g skrobi

M C6H11O5 = 163g/mol; n = 1000g : 163g/mol = 6,135 mola

- obliczenie masy glukozy: m = 6,135 mola x 163g + 6,135 x 18g(woda) = 1110,4g glukozy

- C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 -OH + 2CO 2 : M C6H12O6 = 180g/mol , M C2H5-OH = 46g/mol

1 mol → 2 mole + 2 mole

180g → 2 x 46g + 2mole

- obliczenie masy etanolu przy 100% wydajności reakcji

180g ----------92g

1110,4g ----- x

---------------------

x = 567,5g

- obliczenie rzeczywistej wydajności

ɳ = 142g : 567,5g x 100% = 25%

Zadania do samodzielnego rozwiązania :

1. W reakcji 30g glinu z nadmiarem wodnego roztworu NaOH o stężeniu 1mol/dm 3

powstaje 30dm 3 wodoru.

a) Napisz równanie reakcji (produktem jest tetrahydroksoglinian sodu),

b) Oblicz wydajność reakcji.

2. Do roztworu zawierającego 17g azotanu(V) srebra dodano kwas chlorowodorowy.

Masa wytrąconego osadu (AgCl) po odsączeniu i wysuszeniu wyniosła 11,5g. Oblicz

procentową wydajność reakcji.

3. Jaka objętość etynu (warunki normalne) jest potrzebna do otrzymania 600g kwasu

etanowego (octowego) otrzymanego metodą Kuczerowa (kat. HgSO 4 + H 2 SO 4 ), jeżeli

wydajność na poszczególnych etapach procesu wynosi:

I. CH≡ CH + H-OH → CH 3 CHO – 50%,

II. CH 3 CHO + [O] → CH 3 COOH - 40%

4. W wyniku spalenia 56g etenu otrzymano 67,2dm 3 CO 2 (warunki normalne). Ile

wynosi procentowa wydajność reakcji?

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: