1
Symulacja 1

Czy wiesz, jakie czynniki mogą wpływać na wydajność reakcji chemicznej? W poniższej symulacji przedstawiono pierwszy z etapów produkcji kwasu azotowego(V) – proces utleniania amoniaku. Zapoznaj się z symulacją interaktywną, zastanów się, jakie elementy odgrywają znaczącą rolę w prowadzonej syntezie, a następnie rozwiąż poniższe zadania.

Czy wiesz, jakie czynniki mogą wpływać na wydajność reakcji chemicznej? W opisie symulacji przedstawiono pierwszy z etapów produkcji kwasu azotowego(V) – proces utleniania amoniaku. Zapoznaj się z informacjami, zastanów się, jakie elementy odgrywają znaczącą rolę w prowadzonej syntezie, a następnie rozwiąż poniższe zadania.

ReYyrbPiI22rp1
W symulacji po prawej stronie widnieje zbiornik z cieczą, do którego doprowadzany jest tlen i amoniak, po reakcji produkty wydostają się z niego jako pęcherzyki gazu. Do sprawdzenia są trzy parametry: wpływ stosunku molowego tlenu do amoniaku, wpływ temperatury oraz wpływ czasu kontaktu reagentów. W przypadku wpływu stosunku molowego tlenu do amoniaku widnieje reakcja 4 N H 3 ( g ) + O 2 ( g ) strzałka jest przekreślona znakiem X dopóki nie zwiększymy wystarczająco stosunku tlenu do amoniaku, to jest dopóki przy tlenie nie pojawi się liczba 3. Reakcja w tym punkcie biegnie następująco: 4 N H 3 ( g ) + 3 O 2 ( g ) 2 N 2 ( g ) + 6 H 2 O ( g ) . Zwiększenie ilości tlenu skutkuje reakcją o przebiegu: 4 N H 3 ( g ) + 4 O 2 ( g ) 2 N 2 O ( g ) + 6 H 2 O ( g ) a kolejne zwiększenie stosunku tlenu: 4 N H 3 ( g ) + 5 O 2 ( g ) 4 N O ( g ) + 6 H 2 O ( g ) . Pojawia się także wykres, w którym na osi y znajduje się stopień przereagowania amoniaku od 0 do 100% co 20, a na osi x stosunek molowy O 2 : N H 3 od 0,5 do 2,0. Z wykresu można odczytać, że przy stosunku 1,0 stopień przereagowania amoniaku to zaledwie 20%, przy 1,5 - 75% a przy 2 - 100%. W przypadku wpływu temperatury pojawia się wykres: na osi x widnieje temperatura wyrażona w stopniach Celsjusza od 300 do 1000 stopni, co 100 stopni, na osi y stopień utlenienia amoniaku do NO i N2 w procentach od 0 do 100% co 20%. Przy zbyt niskiej temperaturze reakcja nie zachodzi: 4 N H 3 ( g ) + O 2 ( g ) strzałka jest przekreślona znakiem X, nieco powyżej 300 stopni zaczyna przebiegać reakcja: 4 N H 3 ( g ) + 5 O 2 ( g ) 4 N O ( g ) + 6 H 2 O ( g ) . Przy 800 stopniach następuje maksymalna produkcja NO (100% na osi y) i zaczyna rosnąć linia powstawania azotu ( N 2 ), oprócz wcześniejszej reakcji pojawia się kolejna: 4 N H 3 ( g ) + 6 N O ( g ) 5 N 2 ( g ) + 6 H 2 O ( g ) Przy dalej wzrastającej temperaturze maleje procent uzyskanego NO a rośnie azotu, linie przecinają się przy nieco ponad 900 stopniach na poziomie 40% obydwu składników, przy 1000 stopniach azot osiąga 100%, natomiast NO spada do 20%. W przypadku wpływ czasu kontaktu reagentów pojawia się wykres ze stopniem utlenienia amoniaku do NO i  N 2 w procentach od 0 do 100% co 20%, a na osi x czas kontaktu wyrażony w sekundach 10 4 . Przy 1 10 4 sekundy zaczyna rosnąć udział azotu od 0% natomiast, udział NO w tym miejscu wynosi 85% do 1.5 10 4 sekundy rośnie do 90% następnie zaczyna spadać. Przy 4.5 10 4 sekundy poziomy obu produktów zrównują się (linie się przecinają w 50%) i aż do 11 10 4 sekundy poziom azotu stale się powiększa osiągając ok 95%, a poziom NO stale maleje osiągając 10%.
Symulacja interaktywna pt. „Badanie wydajności reakcji chemicznej”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Podpowiedźgreenwhite
R1EeQNr1jOZb3
Ćwiczenie 1
W celu wyznaczenia wydajności procentowej reakcji należy określić wartość: Możliwe odpowiedzi: 1. rzeczywistej masy produktu, 2. pH roztworu, 3. teoretycznej masy produktu, 4. temperatury otoczenia reakcji
Ćwiczenie 2

W wielu procesach syntetycznych, obok głównej reakcji mogą przebiegać też procesy uboczne. Na podstawie reakcji przedstawionej w symulacji, opisz, jaki wpływ na wydajność syntezy mają produkty uboczne.

Ru1dPyzUvshDT
Odpowiedź: (Uzupełnij).