Question

Cu cate procente se reduce volumul unui amestec echimolecular de propan, propena si hidrogen daca el este trecut peste un catalizator de nichel la 200°C si 200 atm ( randamentul =100%)​

Answer 1

Răspuns:

Etape de rezolvare

• considerăm *a*moli de C₃H₆ din amestecul echimolecular de propan, propena și hidrogen, amestec inițial, înainte de hidrogenare
• avem în amestecul echimolecular, cu a moli C₃H₆, numărul de moli de componenți:

a moli C₃H₆=a moli C₃H₈=a moli H₂

• amestecul inițial are numărul de moli inițial, ni:

n i = a moli C₃H₆+a moli C₃H₈+a moli H₂=3a

• calculăm volumul amestecului inițial (Vi, L), în reactorul de hidrogenare, la temperatura de 200⁰C și presiunea de 200 atm, cu ecuația de stare a gazelor ideale:

pi.Vi = n i .R. Ti

pi=presiunea inițială=200atm

Vi=volumul inițial=? L

ni=3a

R=constanta universala a gazelor ideale=0,082 L.atm/mol K

Ti = temperatura inițială=200⁰C + 273=473 K

Rezultă:

200atm.Vi=3a moli . 0,082 L( atm/mol K) .473 K

Vi= 3a.0,082L .473 /200 =0,58179 L

• calculăm acum numărul de moli de C₃H₈ (X moli), format stoechiometric cu randament de 100% de *a*moli C₃H₆ în reacția cu *a*moli de H₂:

a moli C₃H₆...............................................X moli C₃H₈

  CH₂=CH-CH₃ + H₂condiții Ni,t⁰,p→ CH₃-CH₂-CH₃

1mol.............................................................1mol

X moli C₃H₈=a moli

• deducem, că: amestecul rezultat din reacția de hidrogenare conține:

-*a* moli propan inițial, el nu se hidrogenează

-*a*moli propan rezultat din reacție, cu randament de 100%. Cantitatea teoretică stoechiometric formată =cantitatea practic obținută de propan

-propena și hidrogenul se consumă total

Rezultă, numărul de moli de propan din amestecul final:

n f = *a* moli inițial de propan+*a* moli final de propan=2a

• calculăm volumul final(Vf) al amestecului final după reacția chimică, la presiunea de 200 atm și temperatura de 200 ⁰C, cu numărul de moli 2a, utilizând ecuația de stare a gazelor ideale:

pf.Vf=nf.R.Tf

200atm. Vf = 2amoli .0,082L.atm/mol .K  .473K

Vf = 2a.0,082L.473/200=0,38786 L

• calculăm scăderea de volum final (reducerea) față de volumul inițial de gaze:

reducerea de volum = Vi-Vf =0,58179 a- 0,38786a =0,19393 a

• calculăm scăderea procentuală a volumului final:

% reducere= 0,19393a.100%/ 0,58179=33,33%

R:33,33%

Explicație: