Επιλογή Σελίδας

Εξετασεις ΧΔΧΤ επανάληψη στο ορθό

Μετά την δημοσίευση των αποτελεσμάτων στην εξέταση στο μάθημα Χημικες Διεργασίες της Χημικής Τεχνολογίας και μετά τα πολλά μηνύματα που έλαβα σχετικά με την αμφισβήτηση της βαθμολόγησης και επειδή είναι δύσκολή η από κοινού με τους ενδιαφερόμενους φοιτητές να εξέταση του ηλεκτρονικά υποβαλόμενου γραπτού τους, επισυνάπτω την σωστή απάντηση του θέματος σχετικά με ετερογενείς μη καταλυτικες διεργασίες. Παρακαλώ να ληφθούν υπ’ όψιν οι επισημάνσεις με κόκκινα γράμματα.

Ο διδάσκων

Τ. Βαϊμάκης

Υ.Γ. Είναι η τελευταία φορά που μετέχω στις εξετάσεις του μαθήματς ΧΔΧΤ

 

Θέμα : Κατά τη διαλυτοποίηση του μαγνησίτη με διάλυμα οξέος:

MgCO3(s)+ 2H+(l) → Mg2+(l)+ H2O(l)+ CO2(g)

βρέθηκε ότι η διεργασία περιγράφεται ικανοποιητικά από τη σχέση:

t = τ[1-(1-X)1/3]

όπου: t – ο χρόνος, τ – σταθερά και X- ο βαθμός μετατροπής.

α) Τι συμπεράσματα μπορούμε να εξάγουμε για τη πορεία της διεργασίας;

β) Αν κατά τη διαλυτοποίηση 10kg μαγνησίτη με αραιό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, μετά από 15 min παραμένουν 1kg μαγνησίτη ποιος είναι ο βαθμός μετατροπής Χ και πόσος χρόνος απαιτείται για την πλήρη διαλυτοποίησή του; Να τεκμηριώσετε την απάντησή σας. (Δεν απαιτείται η εξαγωγή τελικής τιμής αλλά μόνο ο τρόπος επίλυσης)

Λύση

α) Κατά τη διαλυτοποίηση του μαγνησίτη με οξύ δεν παράγονται στερεά προϊόντα (τέφρα) και άρα δεν θα υπάρχουν τα βήματα τόσο της διάχυσης των υδρογονοκατιόντων, όσο και της διάχυσης των ρευστών προίόντων Mg2+(l)+ H2O(l)+ CO2(g) μέσω των πόρων της τέφρας.

Η διεργασία της διαλυτοποίησης του μαγνησίτη λαμβάνει χώρα με τα παρακάτω βήματα:

1.      Διάχυση των υδρογονοκατιόντων (υπάρχει συγκεκριμένο αντιδρών και όχι αόριστα κάποιο) από την κύρια μάζα του διαλύματος στην επιφάνεια του σωματιδίου του μαγνησίτη (υπάρχει συγκεκριμένο στερεό και όχι αόριστα κάποιο) (εξωτερική διάχυση).

2.      Προσρόφηση των υδρογονοκατιόντων στην επιφάνεια του μαγνησίτη.

3.      Αντίδραση των υδρογονοκατιόντων με τον μαγνησίτη.

4.      Εκρόφηση των ρευστών προϊόντων Mg2+(l)+ H2O(l)+ CO2(g).

5.      Διάχυση των υδρογονοκατιόντων Mg2+(l)+ H2O(l)+ CO2(g) (υπάρχουν συγκεκριμένα προϊόντα και όχι αόριστα κάποια) προς την κύρια μάζα του διαλύματος.

Το «ότι η διεργασία περιγράφεται ικανοποιητικά από τη σχέση: t = τ[1-(1-X)1/3]» δείχνει ότι από τα δυο βήματα, δηλαδή της εξωτερικής διάχυσης και της χημικής αντίδρασης, αυτό που είναι το πλέον βραδύ και καθοριστικό για την πορεία της διαλυτοποίησης του μαγνησίτη είναι η χημική αντίδραση των υδρογονοκατιόντων με τον μαγνησίτη.

 

β) Ο βαθμός μετατροπής δίνεται από τη σχέση:

Χ=[(αρχικό βάρος μαγνησίτη)-(βάρος μαγνησίτη στον δεδομένο χρόνο)]/[αρχικό βάρος μαγνησίτη]

Άρα Χ=(10-1)/10=0,9        (τεκμηρίωση της απάντησης και όχι ένα ξερό νούμερο)

 

Όταν ολοκληρωθεί η διεργασία τότε Χ=1, Θέτουμε στη σχέση t = τ[1-(1-X)1/3] όπου Χ τη μονάδα

tπλήρους μετατροπής = τ[1-(1-1)1/3] άρα  tπλήρους μετατροπής = τ

Λύνουμε παραπάνω σχέση ως προς τ:

τ = t /[1-(1-X)1/3] και θέτουμε όπου t=15min και Χ=0,9

τ = 15min /[1-(1-0,9)1/3]= (15 /[1-(0,1)1/3])min

άρα tπλήρους μετατροπής=(15 /[1-(0,1)1/3])min

(τεκμηρίωση της απάντησης και όχι ένα ξερούς τύπους)

Date

Ιούλ 25 2020
Expired!

Time

08:00 - 18:00

Ημερολόγιο

Σεπτέμβριος 2020
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930