Question

O masă de 1280 kg de naftalină se nitrează, obţinându-se un amestec de 1-nitronaftalină,
1,5-dinitronaftalină şi naftalină nereacţionată. Pentru nitrare se folosesc 1700 kg de amestec
nitrant format din acid azotic, acid sulfuric şi apă în raport molar 2 : 2 : 1. Conversia totală a
procesului este ct = 90%, acidul azotic se consumă integral, iar produsul util este 1-nitronaftalina.
Determinaţi conversia utilă

Answer 1

M HNO3 = 63 g
M H2O = 18 g
M H2SO4 = 98 g
M naftalină = 128 g


1280 kg naftalină = 1280/128 kmoli = 10 kmoli naftalină


Din faptul că în 1700 kg amestec se găseşte HNO3, H2SO4 şi H2O în raport molar 2:2:1, avem:


x ( 2*63 + 2*98 + 1*18) = 1700 
x= 1700/340 = 5 


=> În reacţie există (şi se consumă integral): 5*2 = 10 moli HNO3


Notăm produşii de reacţie astfel:


moli 1-nitronaftalină = a
moli 1,5-dinitronaftalina = b
moli naftalina nereactionata = c


Ştim că în reacţie au fost introduşi 10 kmoli naftalină, deci prima ecuaţie va fi:
a+b+c = 10


Pentru a obţine 1-nitronaftalină din naftalină, se va consuma 1 mol de HNO3 (reacţia este mol la mol; uită-te şi la reacţiile din poză), iar pentru obţinerea 1,5-dinitronaftalinei din naftalină, se vor consuma 2 moli de HNO3. Nouă ni se spune că în reacţie se consumă integral 10 moli de HNO3 (pe care i-am aflat mai devreme), deci a doua ecuaţia va fi:

a + 2b = 10

Converstia totală = $\frac{numar \ moli \ transformati}{ numar \ moli \ introdusi}*100$

Ct = [(a+b)/10] * 100 = 90 => A treia ecuaţie este:

a+b = 9


În final, cu cele trei ecuaţii aflate, avem sistemul:

a+b+c=10
a+2b=10
a+b=9


=> a=8 moli (1-nitronaftalină)
 b= 1 mol (1,5 nitronaftalină)
 c= 1 mol (naftalina netransformată)
 
 Conversia utilă =  (număr moli transformaţi în produs util/număr moli introduşi) * 100
 
 => Cu = (8/10)*100 = 80%