e_skola_kemija

potrebno je proizvesti 200m3 15%-tnog etanola iz MELASE za koju je poznato da sadrži 50% saharoze. Gustoća etanola je 0,786 g/cm3. Koliko je melase potrebno za proizvodnju ovog volumena 15%-tnog etanola. Koliko alkoholnog octa s 5% octene kiseline se može dobiti iz proizvedenog etanola ako je poznato da je teorijski stupanj konverzije etanola u octenu kiselinu 1.25 kg/kg. Gustoća octa je 0,898 g/cm3. molim vas pomoc jer mi zadatak uopce nije jasan i ne znam kako to sve povezati stehiometrijski. takoder konverzija zadana u kg/kg takoder predstavlja problem. hvala!!!!

Ime i prezime: ana marija Ž.

U stehiometrijskim zadacima obično se kreće od jednadžbe reakcije. Ovdje imamo dvije pa ću ih zapisati odmah:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 4 CH₃CH₂OH + 4 CO₂

CH₃CH₂OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

Te nam jednadžbe opisuju stehiometrijske odnose među sudionicima reakcije, a oni će nam trebati za daljnji račun.

Način na koji je zadana ciljana količina etanola nije baš najsretnije odabran jer nije napisano o kakvom se udjelu radi, a k tomu je volumen otopine prilično beskoristan ako joj nije zadana i gustoća. S time na umu, pribjeći ću krpanju zadatka. Kad se radi o smjesama vode i alkohola, obično se govori o volumnim udjelima. Pritom treba imati na umu da je volumni udio definiran kao omjer volumena sastojka i zbroja volumenâ svih sastojaka prije miješanja. Time se izbjegavaju problemi s kontrakcijom volumena, ali konačan se volumen smjese pretvara u brojku koja neće biti odveć korisna. Zato će trebati potražiti dodatne podatke.
U Kolbahovom Priručniku za kemičare, kao i na više drugih mjesta, može se naći da vodena otopina etanola s volumnim udjelom etanola od 15 % ima gustoću 0,98114 g/mL, a maseni udio etanola u njoj iznosi 12,13 %. S tim podacima možemo konačno izračunati masu, odnosno množinu etanola:

m(CH₃CH₂OH) = w(CH₃CH₂OH)·m(otopina)

= w(CH₃CH₂OH)·ρ(otopina)·V(otopina)

= 23 802 kg

Kad bismo išli improvizirati s krivo definiranim volumnim udjelom pa volumen alkohola računali množenjem volumena smjese s volumnim udjelom, dobili bismo da masa etanola iznosi 23 580 kg. To nije strašno velika pogreška (oko 1 %), ali ako postoji jednostavan način da se napravi bolji račun, nema puno smisla ići na gori.

Preračunavanje mase etanola u masu saharoze potrebne da se on pripravi svodi se na primjenu prve jednadžbe reakcije:

n(C₁₂H₂₂O₁₁) : n(CH₃CH₂OH) = 1 : 4

m(C₁₂H₂₂O₁₁) = M(C₁₂H₂₂O₁₁)·n(C₁₂H₂₂O₁₁)

= M(C₁₂H₂₂O₁₁)·n(CH₃CH₂OH)/4

Kako nije rečeno kakvim je udjelom opisan sastav melase, pretpostavit ćemo da se radi o masenom udjelu, budući da se za otopine saharoze obično koristi maseni udjel:

m(melasa) = m(C₁₂H₂₂O₁₁)/w(C₁₂H₂₂O₁₁)

Time bi prvi dio zadatka bio riješen. Za drugi jednadžba reakcije zapravo i ne treba jer je zadan konverzijski faktor (omjer masa produkta i reaktanta). No, možemo provjeriti proizlazi li on iz te jednadžbe ili ne:

m(CH₃COOH)/m(CH₃CH₂OH) = (M(CH₃COOH)·n(CH₃COOH))/(M(CH₃CH₂OH)·n(CH₃CH₂OH))

= M(CH₃COOH)/M(CH₃CH₂OH)

= 1,304

Konverzijski faktor koji iznosi 1,25, budući da je manji od onoga koji imamo za potpuno iskorištenje, najvjerojatnije pokriva gubitke koji se događaju (čak i) u optimalnim uvjetima reakcije.

Kako smo masu proizvedenog etanola već izračunali, masu čiste octene kiseline dobit ćemo množenjem mase etanola sa zadanim konverzijskim faktorom:

m(CH₃COOH) = m(CH₃CH₂OH)·f_konv.

(Oznaku f_konv. sam izmislio, ne znam postoji li kakva sustavna. Za račun to nije ni važno, ali korisno je sustavno koristiti iste oznake jer se je tako lakše snaći među formulama.)

Dalje opet imamo isti problem kao i u prvom dijelu zadatka: nije rečeno o kakvom je udjelu riječ, a k tomu je dana gustoća koja nema smisla, budući da je gustoća svake moguće vodene otopine octene kiseline veća od 1,0 g/mL. Zanemarimo li te sitnice i posvetimo se umu sastavljača zadatka, iz činjenice da na raspolaganju imamo samo mase zaključit ćemo da se sigurno mislilo na maseni udio pa ćemo masu otopne octa dobiti kao:

V(ocat) = m(ocat)·ρ(ocat)

= m(CH₃COOH)/(w(CH₃COOH)·ρ(ocat))

Time bi, uz određene kolateralne žrtve, zadatak bio riješen.

Pozdrav,

Odgovorio: Ivica Cvrtila aproksimativac@gmail.com

<-- Povratak

	Postavite pitanje iz bilo kojeg područja kemije i e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika.


		copyright 1999-2000 e_škola_________kemija