Попередня сторінка: 10. Kémiai egyensúly
Наступна сторінка: 12. Ásók hidrolízise
E téma tananyaga segít nektek:
megismerni a reakciótermék relatív hozamának fogalmát;
kiszámítani vagy alkalmazni a reakciótermék relatív hozamát.
A reakciótermék relatív hozama. A kémiai folyamatok gyakran járnak veszteségekkel. A technológiai folyamatokban veszteségek már akkor keletkeznek, amikor a nyersanyagot szállítják, aprít ják, oldják, betöltik a berendezésbe. A vegyi üzemekben végzett számos reakció reverzibilis. A megfordít ható folyamatoknál nincs teljes átalakulás, máskor a párhuzamosan lejátszódó mellékreakciók miatt képződő melléktermékekkel kell számolni. Ha a termelés több szakaszból áll, az anyagok elvesztése is nő, hiszen veszteségként jelentkezik a berendezés falán megtapadó, illetve elillanó anyag is. Az elkerülhetet len veszteségek következtében a reakciótermékek tömege (térfogata vagy anyagmennyisége) kisebb, mint amire a reakcióegyenlet szerinti számításokból következtetni lehet.
A kémiai reakció lefolyásának teljességét vagy egy anyag átalakulásának mértékét jellemzi a reakcióter-mék relatív hozama, vagy - mivel technológiai folyamatokról beszélünk - a kémiai folyamat termelési százaléka. Ezt az értéket a tj (eta) görög betűvel jelölik és az alábbi képlet alapján számítják ki:
ha a reakció eredményeképpen gáz keletkezik, akkor alkalmazhatunk térfogat-arányosságokat:
ahol Tigyak, /Tigyak., Fgyak - a ténylegesen kinyert anyag mennyisége, tömege vagy térfogata; nelm, TTieIm., Feim. - az elméletileg várt (a reakcióegyenlet alapján kiszámolható) anyag mennyisége, tömege vagy térfogata kémiai egyenlet alapján van kiszámítva. A megfelelő számításokhoz olyan reagenst választunk, amely kölcsönhatás esetén teljesen elhasználódik és A anyaggá válik.
Feladatok megoldása. Az alábbiakban különböző algoritmusokat mutatunk be, hogyan oldják meg a feladatokat egy reakció termelési százalékának (relatív termékhozamának) kiszámításához, és hogyan használják ezt az értéket a kémiai számításokban.
1. FELADAT. 46,8 g nátrium-kloridból elegendő mennyiségű tömény kénsavval végzett reakció eredményeként 21,9 g hidrogén-kloridot állítottak elő. Határozzátok meg a folyamat termelési százalékát
2. Kiszámítjuk a hidrogén-klorid mennyiségét, amely 46,8 g NaCl-ból keletkezik (veszteségek nélkül).
A reakcióegyenlet alapján 2 mól NaCl-ból 2 mol HCl keletkezik, vagyis az anyag-mennyiségek egyenlők:
3. Kiszámítjuk a ténylegesen előállított hid-rogén-klorid anyagmennyiségét:
4. A képlet alapján kiszámítjuk a folyama termelési százalékát:
2. módszer
1. Felírjuk a reakcióegyenletet, rendezzük:
2. Kiszámítjuk a hidrogén-klorid tömegét, amely 46,8 g NaCl-ból keletkezik (veszteségek nélkül).
A vegyületek fölött és alatt jelöljük a tömegek arányait:
A reakció során
3. A képlet alapján kiszámítjuk a folyamat termelési százalékát:
2 FELADAT. Számítsátok Idahktogengaz térfogatát, amely a megfelelő meny-nyiségű nitrogéngázzal alkotott keverékben található, ha az anyagok közötti reakció eredményeként 5,6 nf ammónia keletkezik, ha a folyamat termékhozama (termelési százaléka) 20%.
2. Meghatározzuk a reakcióba lépő hidrogéngáz térfogatát, felhasználva a gázok térfogatarányainak törvényét.
A reakcióegyenlet alapján: minden 3 m3 H2 gázból 2 m3 NH3, keletkezik,
3. Határozzuk meg a kiinduló keverékben található hidrogén térfogatát.
Mivel a relatív hozam 20%, ez azt jelenti, hogy a hidrogénnek is csak 20 %-a reagált. Ebből:
Számos technológiai folyamat több szakaszban történik így például, ha a kénsavgyártás kiinduló alapanyaga pint (FeS2), akkor a három stádiumban a következő reakcióegyenletek játszódnak le:
Minden egyes szakaszban egy kéntartalmú vegyidet egy másik kénvegyületté alakul, amit a következő séma szemléltet (figyelembe véve az elem megfelelő anyagmennyiségeit):
Ha ismerjük a pirít kezdeti tömegét, szükség van a kénsav relatív hozamának kiszámítására, a három egyenletből álló egymást követő számítások helyett az elméleti mennyiség kiszámításánál a
sztöchiometrikus1 (ará
nyossági) sémát használjuk.
ÖSSZEFOGLALÁS
A kémiai reakció lefolyásának teljességét, egy anyag átalakulásának mértékét a reakciótermék relatív hozama jellemzi. Ez a ténylegesen kinyert és az elméletileg várt anyag mennyiségének aránya százalékban kifejezve.
A relatív termékhozam kiszámításához vagy alkalmazásához szükséges feladatokat a megfelelő kémiai egyenletek használatával oldjuk meg.
81. 400 g kalcium-bromidból sztöchiometrikus mennyiségű klórgázzal való kölcsönhatásnál 280 g bróm keletkezik. Milyen a relatív termékhozam?
82. 3,25 g cink és megfelelő mennyiségű kénsavoldat kölcsönhatásánál 1064 ml hidrogéngáz (n.k.k.) vált ki. Milyen a hidrogéngáz relatív termékhozama?
83. Etanol és etánsav keverékéből, mely 9,2 g alkoholt tartalmaz, 11 g észter képződött. Milyen volt a relatív termékhozam?
84. Réz(II)-oxid hidrogénnel való reakciójánál 12,8 g réz keletkezett. A fémkiválás relatív termékhozama 94%. Milyen volt a fémoxid kiinduló tömege?
85. Milyen tömegű vas(III)-hidroxid keletkezik 8 g vas(III)-oxidból, ha a hidroxid relatív termékhozama 87%-os? Milyen kémiai reakciókkal lehet elvégezni ezt az átalakítást?
1 Görög eredetű kifejezés: stoicheion - alap, metre - mérés.
86. Milyen tömegű 35%-os sósavoldat állítható elő 1,17 kg nátrium-klorid és sztöchiometrikus mennyiségű tömény kénsav reakciójával, ha a relatív termékhozam 80%?
87. Ha az oxigéngázt egy speciális készüléken (ozonizátor) átengedik, annak egy része ózonná - O3 alakul. A keletkezett oxigén-ózon gázkeverékben az ózon térfogatszázaléka 8%. Milyen volt az ózonkibocsátás relatív termékhozama?
88. Az egy térfogategységnyi nitrogéngáz és három térfogategységnyi hidrogéngáz keverékében végzett reakciót követően a kapott gázkeverék a kezdeti feltételekhez viszonyítva 15%-os csökkenése figyelhető meg. Számítsátok ki az ammónia relatív termékhozamát.
Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi
Наступна сторінка: 12. Ásók hidrolízise