Question

Procedeul modern de fabricare a fenolului consta în oxidarea cimentului. Ce masă de cumen este necesara pentru obținerea a 188 t fenol cu randament de 90%. Ce volum (c.n.) de aer s-a folosit în procesul de oxidare? ​

Answer 1

Ecuația reacției de obținere a fenolului:

C₉H₁₂   +   O₂   ⇒   C₆H₅OH   +   CH₃-CO-CH₃

Rezolvare:

- se cunosc:  m(fenol) = 188t , η = 90%

- se cer:  m(cumen) = ? , V(aer) = ?

- cunoscând masa de toluen obținut se pot determina nr. de moli:

$n=\frac{m}{\mu}=\frac{188000}{94}=2000\ kmoli$

- aceasta este cantitatea de toluen obținută, deci practică.

- din relația randamentului se poate determina cantitatea teoretică (cât toluen ar fi trebuit să se obțină):

$\eta=\frac{C_p}{C_t}\cdot100\implies C_t=\frac{C_p\cdot100}{\eta}=\frac{2000\cdot100}{90}=2222.22\ kmoli$

- pentru a determina masa de cumen necesară (teoretică) obținerii fenolului se va utiliza regula de trei simplă direct pe ecuația reacției:

  x                          2222.22

C₉H₁₂   +   O₂   ⇒   C₆H₅OH   +   H₃C-CO-CH₃

1 kmol                      1 kmol

    ⇒ x = 2222.22 kmol C₉H₁₂

- iar masa de cumen introdus în reacție este:

$n=\frac{m}{\mu}\implies m=n\cdot\mu=2222.22\ {\not}mol\ \cdot\ 120= g/{\not}mol=266666.4\ kg=266.66\ t$

- așadar, cele 188 t de fenol s-au obținut practic (cu un randament de 90%) din 266.66 t cumen.

- volumul de aer utilizat în procesul de oxidare se determină cunoscând volumul O₂ din reacție.

- acesta se determină știind nr. de moli de O₂ reacționați (de pe ecuație):

                 y           2222.22

C₉H₁₂   +   O₂   ⇒   C₆H₅OH   +   CH₃-CO-CH₃

             1 kmol        1 kmol

    ⇒ y = 2222.22 kmol O₂

$n=\frac{V}{22.4}\implies V=n\cdot\ 22.4=2222.22\ k{\not}mol\ \cdot\ 22.4\ L/{\not}mol=49777.73\ m^3 \simeq 49.78\cdot10^3\ m^3$

- astfel, volumul de aer folosit este:

V(aer) = 5×V(O₂) = 5 × 49.78 · 10³ = 248.9 · 10³ m³

Obs.: am atașat și o poză cu reacția desfășurată ca să se observe mai bine oxidarea.