Teraeagle's fråga
Godiset förbänns i ett underskott av syrgas, s.k. förgasning. Då reagerar sockret (C12H22O11) med syrgasen och omvandlas till kolmonoxid och vätgas. En blandning av dessa två gaser kallas för syntesgas och går att omvandla till i princip vilka organiska föreningar som helst.
Syntesgasen leds in i en ny reaktor där det sker något som kallas Fischer-Tropsch-syntes. Då reagerar vätgas och kolmonoxid och bildar kolväten (i detta fall kan vi anta att det bara bildas kolvätet oktan) och koldioxid.
Uppgiften:
Du har en godissort som innehåller 80 vikt% socker. Du vill omvandla detta socker till bensin (i form av oktan). Du leder in 100 ton godis i den första reaktorn. Vi antar att det inte sker några andra reaktioner än de som nämns i den här texten och att reaktionerna sker fullständigt.
b) Hur många ton bensin (oktan) kan maximalt bildas i denna process?
c) Hur stort blir det maximala utbytet? Dvs, hur stor andel av kolet som fanns i sockret kommer ut som bensin i form av oktan?
Samt, en extra kluring:
d) Ett företag överväger att producera fordonsgas (CH4) istället för bensin (oktan) i den andra reaktorn. Teknikerna har liknande utgifter och ett ton bensin ger en likadan intäkt som ett ton fordonsgas. Låter det här som en bra idé ur ekonomisk synvinkel?
Är det rätt att skriva rekationsformeln på följande sätt :
solskenet skrev:Godiset förbänns i ett underskott av syrgas, s.k. förgasning. Då reagerar sockret (C12H22O11) med syrgasen och omvandlas till kolmonoxid och vätgas. En blandning av dessa två gaser kallas för syntesgas och går att omvandla till i princip vilka organiska föreningar som helst.
Syntesgasen leds in i en ny reaktor där det sker något som kallas Fischer-Tropsch-syntes. Då reagerar vätgas och kolmonoxid och bildar kolväten (i detta fall kan vi anta att det bara bildas kolvätet oktan) och koldioxid.
Uppgiften:Du har en godissort som innehåller 80 vikt% socker. Du vill omvandla detta socker till bensin (i form av oktan). Du leder in 100 ton godis i den första reaktorn. Vi antar att det inte sker några andra reaktioner än de som nämns i den här texten och att reaktionerna sker fullständigt.
b) Hur många ton bensin (oktan) kan maximalt bildas i denna process?
c) Hur stort blir det maximala utbytet? Dvs, hur stor andel av kolet som fanns i sockret kommer ut som bensin i form av oktan?
Samt, en extra kluring:
d) Ett företag överväger att producera fordonsgas (CH4) istället för bensin (oktan) i den andra reaktorn. Teknikerna har liknande utgifter och ett ton bensin ger en likadan intäkt som ett ton fordonsgas. Låter det här som en bra idé ur ekonomisk synvinkel?
Är det rätt att skriva rekationsformeln på följande sätt :
Nej, det skall BARA bildas kolmonoxid och vätgas som produkter. Reaktionsformeln skall vara balanserad.
Inte riktigt. Någon av kolmonoxid eller vätgas kommer att finnas i underskott och reagera fullständigt. Du måste dela upp det hela i två reaktioner:
- Socker (sackaros, vanligt strösocker som vi har i detta fall) reagerar med syrgas och bildar kolmonoxid och vätgas.
- Kolmonoxid och vätgas bildar oktan och koldioxid.
jag skriver om formeln
formel 1)
2C12H22O11+ O2 -> 24CO + 22 H2
Formel 2 har jag inte lyckats balansera
CO + H2 -> C8H18 + CO2
CO + 9H2 -> C8H18 + CO2
Hur gör man sen?
Första formeln ser korrekt ut!
Du behöver ta åtta CO för att bilda en C8H18. Då får du över åtta syreatomer. Hur många extra CO behöver du använda för att binda upp dessa syreatomer och bilda koldioxid av kolmonoxiden?
Hur ska jag börja?
Teraeagle skrev:Första formeln ser korrekt ut!
Du behöver ta åtta CO för att bilda en C8H18. Då får du över åtta syreatomer. Hur många extra CO behöver du använda för att binda upp dessa syreatomer och bilda koldioxid av kolmonoxiden?
Jag försöker skriva om det
8 CO + 9H2 -> C8H18 + CO2
Men vi har 8 kol på VL och 9 kol på HL
Precis, men om du balanserar syret först så kommer det att lösa sig. Nu har du åtta syren i vänsterledet. Du behöver lägga till ytterligare åtta CO för att ta hand om dessa och bilda åtta CO2.
jaha okej.
Så här blev det
16CO+ 9H2-> C8H18 + 8CO2.
Men vad har du för tips vad gäller balansering av reaktionsformler? Hur lyckades du se att det var 16 man skulle lägga till? finns det ngn tumregel/tricks för att kunna balansera?
------------------
nu när jag har balanserat formlerna kan jag börja lösa uppgift b.
100 ton socker= 100 000 000 g socker.
80/100=0,8
0,8*100 000 000= 8000 0000 g socker.
begränsande reaktanten är syret. Alltså är det syrets substansmängd vi ska .
n (c12h22O11)=8000 0000g/342,22g/mol =233767,75 mol socker.
20% är syre
alltså 2000 0000g syre.
n(O2)= 20000000g/(16*2)= 625000 mol.
Rätt! Egentligen inte. Det är lite som att lösa korsord eller sudoku. Man måste börja rätt och testa olika vägar. Hade du börjat med att balansera syre före kol hade det blivit enklare. Sen kan man alltid använda oxidationstalsmetoden eller halvcellsmetoden för att balansera redoxreaktioner, men om man har ”kortare” formler som denna tar det oftast längre tid.
Hur löser du nu a-uppgiften?
a) Hur stor volym syrgas ska du tillföra om du vill omvandla allt socker till kolmonoxid och vätgas i den första reaktorn? Antag att gasen har trycket 1 atm och temperaturen 0 grader.
Hur lär man sig redoxrekationsmedtoden?
-----------
Vi har inte gått igenom tryck i kemin. Därför valde jag att hoppa över a uppgiften. Jag börjar med b.
nu när jag har balanserat formlerna kan jag börja lösa uppgift b.
100 ton socker= 100 000 000 g socker.
80/100=0,8
0,8*100 000 000= 8000 0000 g socker.
begränsande reaktanten är syret. Alltså är det syrets substansmängd vi ska beräkna
n (c12h22O11)=8000 0000g/342,22g/mol =233767,75 mol socker.
20% är syre
alltså 2000 0000g syre.
n(O2)= 20000000g/(16*2)= 625000 mol.
n(O2) : n(C0) = 1 :24
alltså n (CO) = 15 000 000 mol.
Vad blir nästa steg?
Härifrån är jag osäker om jag gör rätt
Vi hoppar nu över till andra rekationsformeln
16CO + 9H2 -> C8 H18 + 8CO2
vi vet att n (CO) = 15 000 000mol.
förhållandet mellan co och c8h18 är
16:1
15 000 000 x 16 =substansmängd för c8h18
därefter kan jag beräkna massan genom att ta molmassan gånger substansmängd.
Nu räknar du konstigt. Det stämmer att du har 233767,75 mol socker, men sen förstår jag inte vad du gör. A-uppgiften gick ut på att beräkna hur många mol syrgas du behöver för att få en fullständig reaktion enligt första reaktionsformeln. Du kan alltså inte ha någon begränsande reaktant i det fallet.
Nu när du har bestämt substansmängden socker borde du fortsätta med att räkna ut hur många mol CO och H2 som bildas i den första reaktionen. Kolla på ekvivalensförhållanden i formeln. Substansmängderna du räknar ut är de som sedan fortsätter in i nästa reaktor där nästa reaktion sker. Då kommer antingen CO eller H2 att vara i underskott och då måste du ta hänsyn till det.
Balansering av redoxreaktioner med oxidationstalsmetoden ingår i kemi 1. Läs här ifall ni inte har gått igenom det ännu:
https://www.naturvetenskap.org/kemi/gymnasiekemi/redoxreaktioner/redoxbalansering/
A-uppgiften kan du lösa m.h.a. ideala gaslagen (som också ingår i kemi 1). Den säger att trycket (p), volymen (V), substansmängden gaspartiklar (n), allmänna gaskonstanten (R=8,3145 J/(mol*K)) och temperaturen (T) förhåller sig på följande sätt:
Från första formeln hade du fått att det behövs 116 883,875 mol syrgas. Trycket är 1 atm, dvs drygt 105 Pa och temperaturen 0 grader, dvs runt 273 K. Det innebär att volymen syrgas som behövs för fullständig reaktion med 80 ton socker motsvarar:
Kan vi ta det istället steg för steg. Jag håller just nu på med Uppgift B. Har dock fastnat där :(
Så långt har jag kommit. Hur ska jag se vilken som är begränsande reaktant? Är det i första steget jag ska beräkna/försöka räkna ut vilket ämne som är begränsande? Eller är det i det andra steget jag ska beräkna vilket ämne som är begränsade? Hur beräknar jag vilket ämne som är i underskott?
Formeln säger att 16 mol CO reagerar med 9 mol H2. Du har 2 805 213 mol CO och 2 571 445 mol H2.
Ett förslag är att utgå från din substansmängd av CO. Hur många mol väte skulle behövas för att få en tillräcklig reaktion? Har du mer eller mindre än den mängden H2?
Om mindre - H2 tar slut först och är i underskott.
Om mer - CO tar slut först och är i underskott.
1 mol socker = 12 mol kolmonoxid
233767,75mol socker =2805213 mol CO lik
Blir nu snurrig i huvudet.. Hur vad det man gjorde när man beräknade den begränsade reaktanten ... Jag vet hur man annars gör det men denna uppgift förrvirrar mig
Du behöver inte titta på mängden socker nu. Det är irrelevant i detta steg. Det viktiga är hur många mol CO och H2 du har till den andra reaktionen, vilket du redan har räknat ut.
Exempel:
Om du hade haft 200 mol CO och 300 mol H2 hade CO varit den begränsande reaktanten. För fullständig reaktion med 200 mol CO hade vi behövt 200*9/16=112,5 mol H2. Nu har vi istället tillgång till 300 mol H2. Det finns alltså mer H2 än vad som behövs. Då kommer CO att ta slut först och begränsa utbytet. I detta fall kan vi då bilda 200/16=12,5 mol oktan.
Hur blir det i ditt fall med 2 805 213 mol CO och 2 571 445 mol H2?
Har jag gjort rätt?
Helt riktigt! Men du bör avrunda svaret och svara i ton istället.
Hur gör man i C?
Utbytet = Verkliga massan/teoretiska massan * 100
teroretiska massan = 20018723 g.
verkliga massan = ?
Hur beräknar jag den verkliga masssan?
Läs vad jag skrev som ledtråd. Utbytet ges av (substansmängden kol i den oktan du bildade)/(substansmängden kol i sockret du hade från början).
om 8000 0000g är socker , blir resten kol dvs 2000 000 0 mol.
175 326mol/2000 000 0mol * 100 = 0,0087=0,876%
Fel, förstår inte riktigt hur du räknar.
Du vet att det fanns 233767,75 mol socker. Hur många mol kol innehåller den substansmängden socker?
Du vet att det bildades 175326 mol oktan. Hur många mol kol innehåller den substansmängden oktan?
233767,75 mol varav 20% kol för 80% är socker.
alltså 233767,75mol * 0,2= 46753mol kol.
46753mol/175326=0,266= 26.6%
Svara på mina frågor och räkna inte på något annat, då gör du det bara mer krångligt för dig själv. Gå tillbaka till mitt förra inlägg och se vad jag bad dig beräkna.
Hur många mol kol innehåller den substansmängden socker?
Hur många mol kol innehåller den substansmängden oktan?
Hur kan jag räkna ut hur många mol kol som finns i socker resp oktan?
solskenet skrev:Hur många mol kol innehåller den substansmängden socker?
Hur många mol kol innehåller den substansmängden oktan?
Hur kan jag räkna ut hur många mol kol som finns i socker resp oktan?
Antalet kolatomer i en sockermolekyl gånger antalet mol socker respektive antalet kolatomer i en oktanmolekyl gånger antalet mol oktan.
i oktan finns 8 st kolatomer
i socker finns 24 kolatomer
24*233767,75mol=5610426mol (det fanns)
8*175326mol=1402608mol (det teorteiskt bildades)
5610426mol/1402608mol * 100=399,99%
vet inte om det är rätt.
Här borde rimlighetsklockan ringa. Kan 400 % av kolet som fanns i sockret hamna i oktan? Du kan inte ha ett värde större än 100 % i detta sammanhang.
En mol socker innehåller 12 mol kolatomer, inte 24 som du har räknat med. Sen har du kastat om värdena vid beräkningen av utbytet. Du ska ta substansmängden kol i oktan delat med substansmängden kol i socker.
12 * 233767,75mol=280 5213 mol kol i socker.
8* 175326= 1402608mol kol i oktan.
Varför ska man dela substansmängden kol i oktan med substansmängden kol i socker? Varför inte tvärtom?
Hur kan kol i oktan vara den verkliga substansmängden?
Du försöker framställa oktan, det är det du vill få fram, d v s produkten. Du utgår från socker, d v s socker är reaktanten. Utbyte är produkt/reaktant. Utbyte måste alltid vara högst 100 %, aldrig mer.
är substansmängd av produkt/substansmängd av reaktant * 100 samma formel som verklig substansmängd/teoretisk substansmängd *100 ?
isåfall blir svaret
1402608mol/2805213mol=0,5=50%
jag förstår fortfarande inte hur man ska balansera CO+ H2 -> C8H18+CO2. Hur gjorde du det? Vilket grundämne började du balansera först?
är substansmängd av produkt/substansmängd av reaktant * 100 samma formel som verklig substansmängd/teoretisk substansmängd *100 ?
isåfall blir svaret
1402608mol/2805213mol=0,5=50%
Det stämmer. Man kan definiera utbyte på flera sätt och som du ser i min fråga så definierade jag utbytet i det här fallet. I tekniska sammanhang vill man oftast veta hur stor andel av något utgångsämne som blir en viss produkt. I detta fall använder vi socker som kolkälla för att skapa ett bränsle, så det är rimligt att använda andelen kol som hamnar ”där vi vill” som ett mått på utbyte.
jag förstår fortfarande inte hur man ska balansera CO+ H2 -> C8H18+CO2. Hur gjorde du det? Vilket grundämne började du balansera först?
Jag hade börjat med att balansera väte eftersom det bara finns en produkt som innehåller väte. Då får vi:
CO + 9H2 -/-> C8H18 + CO2
Vu behöver 8 CO för att balansera mängden kol i oktan:
8CO + 9H2 -/-> C8H18 + CO2
Här måste du notera att vi lägger in alla kolatomer i oktan, så vi behöver ”bli av med” de åtta syreatomerna. Det görs genom att de binds till 8 CO så att de kan omvandlas till 8CO2:
16CO + 9H2 --> C8H18 + 8CO2
Nu förstår jag. Tack! :)
