Reakcje równoległe

Awatar użytkownika
vergil
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 196
Rejestracja: 28 lis 2013, o 09:34
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Ziemia

Reakcje równoległe

Post autor: vergil »

Oblicz skład mieszaniny propanu i butanu. Do całkowitego spalania 10dm3 tej mieszaniny użyto 53 dm3 tlenu.

Moje obliczenie:
\(\displaystyle{ x-y/proporcja/
44,8 - 291,2}\)

\(\displaystyle{ y = \frac{291,2x}{44.8}}\)

\(\displaystyle{ (10-x) - (53-y)/proporcja/22,4 - 112}\)
\(\displaystyle{ 53- 6,5 = 50 - 5x}\)
\(\displaystyle{ x = 2}\)
Czy to się zgadza? Podejrzewam, że nie, więc proszę o wskazanie prawidłowego rozwiązania.
Ostatnio zmieniony 16 sty 2016, o 17:41 przez vergil, łącznie zmieniany 2 razy.
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

Reakcje równoległe

Post autor: pesel »

\(\displaystyle{ x \ C_{3}H_{8}+5x \ O_{2} \to 3x \ CO_{2}+4x \ H_{2}O}\)

\(\displaystyle{ y \ C_{4}H_{10}+6.5y \ O_{2} \to 4y \ CO_{2}+5y \ H_{2}O}\)

\(\displaystyle{ x+y=10}\)

\(\displaystyle{ 5x+6.5y=53}\)

\(\displaystyle{ x=8}\)

\(\displaystyle{ y=2}\)
Awatar użytkownika
vergil
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 196
Rejestracja: 28 lis 2013, o 09:34
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Ziemia

Reakcje równoległe

Post autor: vergil »

No cóż, taki układ równań ułatwia sprawę
Wobec tego mam pytanie: czy zawsze mogę po prostu użyć stosunku stechiometrycznego w taki sposób?
Patrzyłem na rozwiązania podobnych zadań, zawsze oznaczano tlen jako y, a węglowodór jako x, tak jak ja zrobiłem powyżej.
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

Reakcje równoległe

Post autor: pesel »

Sprecyzuj pytania. Jak chcesz abym się odniósł do Twojego sposobu z pierwszego postu to musiałbyś przedstawić mi tok swojego rozumowania bo (wstyd się przyznać) nie rozumiem tego.
Awatar użytkownika
vergil
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 196
Rejestracja: 28 lis 2013, o 09:34
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Ziemia

Reakcje równoległe

Post autor: vergil »

Ok, popełniłem błąd, został poprawiony, ale i tak nie wychodzi...

\(\displaystyle{ (10-x) \ C_{3}H_{8}+ \ (53-y)O_{2} \to \ CO_{2}+ \ H_{2}O

\ (x) C_{4}H_{10}+y \ O_{2} \to \ CO_{2}+ \ H_{2}O}\)


Z tego biorę proporcje, czyli
1)
\(\displaystyle{ (10-x) \rightarrow (53-y)}\)
\(\displaystyle{ 22,4 dm3 \rightarrow 112 dm3}\)

2)
\(\displaystyle{ x \rightarrow y}\)
\(\displaystyle{ 44,8dm3 \rightarrow 291,2 dm3}\)

Otrzymuję równania:
1) \(\displaystyle{ y= \frac{291,2x}{44,8}}\)
2) \(\displaystyle{ 53 - y = \frac{1120-112x}{22.4}}\)

Z czego wychodzi x = 2
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

Reakcje równoległe

Post autor: pesel »

vergil pisze:\(\displaystyle{ (10-x) \ C_{3}H_{8}+ \ (53-y)O_{2} \to \ CO_{2}+ \ H_{2}O \\ (x) C_{4}H_{10}+y \ O_{2} \to \ CO_{2}+ \ H_{2}O}\)
Reakcje trzeba uzgadniać. Z tych proporcji nie widać w jakim stosunku molowym reagują poszczególne węglowodory z tlenem.
vergil pisze:Z tego biorę proporcje, czyli
1)
\(\displaystyle{ (10-x) \rightarrow (53-y)}\)
\(\displaystyle{ 22,4 dm3 \rightarrow 112 dm3}\)

2)
\(\displaystyle{ x \rightarrow y}\)
\(\displaystyle{ 44,8dm3 \rightarrow 291,2 dm3}\)
A tu już widać (w drugich wierszach obydwu proporcji). Tyle, że nikt nie napisał, że warunki były normalne (btw nie ma to znaczenia).
vergil pisze:czego wychodzi \(\displaystyle{ x = 2}\)
Czyli się zgadza.
Awatar użytkownika
vergil
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 196
Rejestracja: 28 lis 2013, o 09:34
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Ziemia

Reakcje równoległe

Post autor: vergil »

Tylko, że jeśli to 2 podstawię do równania, by obliczyć y to y=13, a nie 8 jak u ciebie. (Tak, wiem, że 10-2=8, ale z równania też powinno tak wyjść.
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

Reakcje równoległe

Post autor: pesel »

vergil pisze:Tylko, że jeśli to 2 podstawię do równania, by obliczyć y to y=13, a nie 8 jak u ciebie. (Tak, wiem, że 10-2=8, ale z równania też powinno tak wyjść.
No to popatrz co oznaczyłeś przez \(\displaystyle{ y}\). U Ciebie współczynniki przy węglowodorach to, odpowiednio: \(\displaystyle{ x}\) oraz \(\displaystyle{ (10-x)}\).
Awatar użytkownika
vergil
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 196
Rejestracja: 28 lis 2013, o 09:34
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Ziemia

Reakcje równoległe

Post autor: vergil »

Ok, za bardzo uczepiłem się równania dzięki

-- 21 sty 2016, o 10:04 --

A tak właściwie to mam jeszcze jedno problematyczne zadanie.
Oblicz skład mieszaniny butanu i propanu, jeśli wiadomo, że do całkowitego spalenia 10g tej mieszaniny użyto 0,714mola tlenu.

Problem w tym, że otrzymuję liczbę ujemną licząc zarówno swoim, jak i twoim sposobem.
pesel
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1707
Rejestracja: 8 cze 2010, o 13:09
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 412 razy

Reakcje równoległe

Post autor: pesel »

Policz ile moli tlenu byś potrzebowała gdyby te \(\displaystyle{ 10g}\) stanowił czysty propan, a w drugim przypadku czysty butan. No i sprawdził czy ta liczba moli tlenu wystarczy aby, którąś z tych opcji zrealizować do dwutlenku węgla. Nie da się. Więc albo jest błąd w podanych cyferkach albo to "całkowitego spalenia" nie oznacza tego co my rozumiemy przez "spalanie całkowite", a jedynie, że po spaleniu nie ma węglowodorów bez wnikania w to jakie są produkty spalania.
Pablo82
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 356
Rejestracja: 31 maja 2015, o 19:56
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Pomógł: 79 razy

Reakcje równoległe

Post autor: Pablo82 »

Pesel
Mam do Ciebie pytanie odnośnie określania „spalanie całkowite” i „spalanie zupełne” – jak widzi to chemia fizyczna, a jak widzi to termodynamika cieplna ( związana z wydziałami „cieplnymi” różnych uczelni technicznych, ale poza wydziałami dotyczącymi Chemii – co byłoby głosem z mojej strony ) ?
Termodynamika cieplna przyjmuje to określenie dosłownie ( odnosząc się wprost do semantyki języka polskiego ): spalanie całkowite oznacza, że paliwo ( obojętnie w jakiej pierwotnej postaci by nie było ) zużyte zostało „w całości”. Oznacza to, że po stronie substratów nie zostaje nic ( czyli paliwo zużyte zostało w całości ), podczas gdy produkty spalania tego paliwa mogą mieć różny skład.

Przykład 1:
Reakcja 1:
\(\displaystyle{ 1}\) mol węgla spalono „całkowicie” z \(\displaystyle{ 1}\) molem tlenu.
\(\displaystyle{ C + O_2 ---CO_2}\)
Reakcja 2:
\(\displaystyle{ 2}\) mole węgla spalono „całkowicie” z \(\displaystyle{ 1,5}\) molami tlenu.
\(\displaystyle{ 2 C + 1,5 O_2 ---- CO + CO_2}\)
W obu powyższych reakcjach z substratów nie zostaje „nic” mimo, że jeśli określimy produkty, to substraty podlegają spalaniu całkowitemu ( bo jest brak substratu po stronie produktów ) ale skład produktów w obu wymienionych reakcjach jest odmienny i nie obejmuje zakresu spalania zupełnego.

Przykład 2:
\(\displaystyle{ 1}\) mol metanu spalono „całkowicie” w tlenie.
Reakcja 1:
\(\displaystyle{ CH_4 + 2 O_2 ---- CO_2 + 2 H_2O}\)
Reakcja 2:
\(\displaystyle{ 2 CH_4 + 7/2 O_2 ----- CO + CO_2 + 4 H_2O}\)
Reakcja 3:
\(\displaystyle{ 2 CH_4 + 5/2 O_2 --- C + CO +4 H_2O}\)
W trzech powyższych reakcjach z substratów nie zostaje „nic” mimo, że skład produktów jest bardzo zróżnicowany. Reakcje te są całkowite z punktu widzenia substratów i substraty nie są obecne w produktach, ale jedynie pierwsza reakcja jest zupełna.

\(\displaystyle{ CH_4 + 2 O_2 ---- CO_2 + 2 H_2O}\)
Jest i zupełna i całkowita, gdyż ta zupełność oznacza maksymalnie możliwe utlenienie substratu.

Muszą też podać – dla rzetelności mojej wypowiedzi – przykład reakcji spalania niezupełnego i niecałkowitego:
\(\displaystyle{ 3 CH_4 + 7/2 O_2 --- CH_4 + C + CO + 6 H_2O}\)
lub
\(\displaystyle{ 4 C + 2 O_2 ----- 2 CO + CO_2 + C}\)


Będę wdzięczny za Twoje skomentowanie.
Awatar użytkownika
vergil
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 196
Rejestracja: 28 lis 2013, o 09:34
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Ziemia

Reakcje równoległe

Post autor: vergil »

może więc zaproponujesz rozwiązanie zadania? byłbym wdzięczny
Pablo82
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 356
Rejestracja: 31 maja 2015, o 19:56
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Pomógł: 79 razy

Reakcje równoległe

Post autor: Pablo82 »

vergil
W krańcowych przypadkach ( tylko propan lub tylko butan ) mielibyśmy:
1.
\(\displaystyle{ 10 g}\) propanu to \(\displaystyle{ n_1 = 0,227 moli}\)

\(\displaystyle{ C_3H_8 + 5 O_2 ---- 3 CO_2 + 4 H_2O}\) mnożymy stronami przez \(\displaystyle{ 0,227}\)
\(\displaystyle{ 0,227 C_3H_8 + 1,135 O_2 ---- 0,681 CO_2 + 0,908 H_2O}\)

Widać, że na podstawie podanej ilość zużytego tlenu ( \(\displaystyle{ 0,714 moli}\) ) nie mogło go wystarczyć do spalenia całkowitego i zupełnego propanu tzn. po stronie produktów nie wystąpiłaby obecność ani \(\displaystyle{ C}\) ani \(\displaystyle{ CO}\).
Rozważmy reakcję:

\(\displaystyle{ C_3H_8 + 7/2 O_2 ---- 3 CO + 4 H_2O}\) mnożymy stronami przez \(\displaystyle{ 0,227}\)
\(\displaystyle{ 0,227 C_3H_8 + 0,795 O_2 ---- 0,681 CO + 0,908 H_2O}\)

Widać, że na podstawie podanej ilość zużytego tlenu nie mogło go wystarczyć do całkowitego i niezupełnego spalenia propanu w taki sposób, żeby w produktach był tylko \(\displaystyle{ CO}\). W produktach musi być mieszanina \(\displaystyle{ C}\) i \(\displaystyle{ CO}\). Obliczmy to:

\(\displaystyle{ 0,227 C_3H_8 + 0,714 O_2 ---- x CO + y C + 0,908 H_2O}\)
\(\displaystyle{ x + 0,908/2 = 0,714}\)
\(\displaystyle{ x + y = 0,227*3}\)
wyliczymy:
\(\displaystyle{ x = 0,26}\)
\(\displaystyle{ y = 0,421}\)

zatem reakcja przebiegła:
\(\displaystyle{ 0,227 C_3H_8 + 0,714 O_2 ---- 0,26 CO + 0,421 C + 0,908 H_2O}\)

2. Powtórzmy to rozumowanie dla butanu:

\(\displaystyle{ 10 g}\) butanu to \(\displaystyle{ n_2 = 0,172 moli}\)

\(\displaystyle{ C_4H_{10} + 13/2 O_2 ---- 4 CO_2 + 5 H_2O}\) mnożymy stronami przez \(\displaystyle{ 0,172}\)
\(\displaystyle{ 0,172 C_4H_{10} + 1,118 O_2 ---- 0,688 CO_2 + 0,86 H_2O}\)

Widać, że na podstawie podanej ilość zużytego tlenu ( \(\displaystyle{ 0,714 moli}\) ) nie mogło go wystarczyć do spalenia całkowitego i zupełnego butanu tzn. po stronie produktów nie wystąpiłaby obecność ani \(\displaystyle{ C}\) ani \(\displaystyle{ CO}\).
Rozważmy reakcję:

\(\displaystyle{ C_4H_{10} + 9/2 O_2 ---- 4 CO + 5 H_2O}\) mnożymy stronami przez \(\displaystyle{ 0,172}\)
\(\displaystyle{ 0,172 C_4H_{10} + 0,774 O_2 ---- 0,688 CO + 0,86 H_2O}\)

Widać, że na podstawie podanej ilość zużytego tlenu nie mogło go wystarczyć do całkowitego i niezupełnego spalenia butanu w taki sposób, żeby w produktach był tylko \(\displaystyle{ CO}\). W produktach musi być mieszanina \(\displaystyle{ C}\) i \(\displaystyle{ CO}\). Obliczmy to:

\(\displaystyle{ 0,172 C_4H_{10} + 0,714 O_2 ---- k CO + l C + 0,86 H_2O}\)
\(\displaystyle{ k + 0,86/2 = 0,714}\)
\(\displaystyle{ k + l = 0,172*4}\)
wyliczymy:
\(\displaystyle{ k = 0,284}\)
\(\displaystyle{ l = 0,404}\)

zatem reakcja przebiegła:
\(\displaystyle{ 0,172 C_4H_{10} + 0,714 O_2 ---- 0,284 CO + 0,404 C + 0,86 H_2O}\)

Wyliczyliśmy dla skrajnych warunków tzn. \(\displaystyle{ 100}\) % propanu plus \(\displaystyle{ 0}\) % butanu oraz \(\displaystyle{ 0}\) % propanu plus \(\displaystyle{ 100}\) % butanu.

3.
Dalej zadanie nie ma jednoznacznego rozwiązania. W zależności od tego jaką mieszaninę obu gazów weźmiemy pod uwagę to w produktach „poruszać” będziemy się pomiędzy
\(\displaystyle{ 0,26 moli CO plus 0,421 moli C}\) a \(\displaystyle{ 0,284 moli CO plus 0,404 moli C}\).
Jest tu nieskończenie wiele rozwiązań.

Dopowiem jeszcze, że przedstawiłem rozwiązanie zadania w sposób uproszczony. Uproszczenie to polega na tym, że założyłem iż w produktach spalania jeśli wystąpi \(\displaystyle{ C}\) to nie wystąpi \(\displaystyle{ CO_2}\), gdyż raczej reakcja przesunie się w stronę otrzymywania \(\displaystyle{ CO}\):
\(\displaystyle{ C + CO_2 ---- 2 CO}\)

W praktyce, pomiary składu spalin wskazują, że w produktach spalania mogą być równocześnie \(\displaystyle{ C}\), \(\displaystyle{ CO}\) i \(\displaystyle{ CO_2}\)
Klasycznym tego przykładem jest spalanie acetylenu \(\displaystyle{ C_2H_2}\) przy niedomiarze tlenu. Obserwujemy tu "kopcący" płomień. Wydziela się sadza czyli \(\displaystyle{ C}\), a w gazowych produktach mamy i \(\displaystyle{ CO}\) i \(\displaystyle{ CO_2}\).
Czyni to zadanie tym bardziej nierozwiązywalnym
ODPOWIEDZ