Ohatra amin'ny fanontaniana momba ny fifandanjana simika eo amin'ny tontolon'ny indostria
Ny fifandanjana simika dia foto-kevitra tena ilaina amin'ny simia ary azo ampiharina betsaka amin'ny sehatra indostrialy isan-karazany. Amin'ny fihetsika simika, ny fifandanjana dia mitranga rehefa mitovy amin'ny tahan'ny fihetsika mivadika ny tahan'ny fihetsika mandroso, ka mijanona ho tsy miova ny fifantohan'ny zavatra mihetsika sy ny vokatra rehefa mandeha ny fotoana. Indostria maro, toy ny fanafody, ny petrochemicals, ary ny fanodinana sakafo, dia miankina betsaka amin'ny fahatakarana sy fanaraha-maso ny fifandanjana simika mba hanatsarana ny famokarana sy ny fahombiazana. Ity lahatsoratra ity dia hiresaka ohatra maromaro momba ny olana mifandraika amin'ny fifandanjana simika amin'ny sehatry ny indostria sy ny fomba hamahana azy ireo.
Ohatra Fanontaniana 1: Indostrian'ny Amoniaka (Dingana Haber-Bosch)
Fanontaniana:
Ny dingana Haber-Bosch dia mamokatra amoniaka (NH3) avy amin'ny azota (N2) sy hidrôzenina (H2) araka ny fihetsika:
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
Amin'ny 500 K, ny tsy miovaovan'ny fifandanjana (Kc ) ho an'ity fihetsehana ity dia 6.0 x 10^-2. Raha manomboka amin'ny 1.00 mol N2 sy 3.00 mol H2 ao anaty reactor misy volume 1.00 L isika , dia kajy ny fifantohan'ny singa tsirairay amin'ny fifandanjana.
Dinika:
1. Fantaro ny fiovan'ny fifantohana ho an'ny singa tsirairay ao amin'ny rafitra.
\[ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \]
Aoka ho x ny mol an'ny NH3 izay miforona amin'ny fifandanjana, dia toy izao manaraka izao ny fiovan'ny fifantohana:
- N2: -x mol/L
- H2: -3x mol/L
– NH3: +2x mol/L
2. Alaharo ny fitoviana ara-balance mifototra amin'ny tsy miovaova ara-balance (Kc):
\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3} = 6.0 \x 10^{-2}
\]
Fifantohana voalohany sy fiovan'ny fifantohana:
– [N]2] = 1.00 – x
– [H2] = 3.00 – 3x
– [NH]3] = 2x
3. Ampidiro ao amin'ny equation équilibrium ireto soatoavina ireto:
\[
6.0 x 10^{-2} = \frac{(2x)^2}{(1.00 – x)(3.00 – 3x)^3}
\]
4. Kajy ny sandan'ny x amin'ny fampiasana andrana sy fahadisoana na fomba kajy hafa mba hamahana ny fampitoviana.
Aorian'ny kajy dia mahazo x = 0.46 isika. Koa:
– [N]2] = 1.00 – 0.46 = 0.54 mol/L
– [H2] = 3.00 – 3(0.46) = 1.62 mol/L
– [NH]3] = 2(0.46) = 0.92 mol/L
Ohatra Fanontaniana 2: Indostrian'ny Asidra Solfirika (Fomba Fifandraisana)
Fanontaniana:
Ao amin'ny dingan'ny fifandraisana, ny fiovan'ny dioksida solifara (SO2) ho lasa solifara trioksida (SO3) amin'ny alalan'ny fihetsika:
\[ 2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g) \]
Ny tsy miovaovan'ny fifandanjana (Kc ) ho an'ity fihetsika ity amin'ny 600 K dia 350. Raha misy 0.50 mol SO2 , 0.25 mol O2 , ary 0.10 mol SO3 ny reactor , dia kajy ny fifantohan'ireo singa amin'ny fifandanjana amin'ny volume 2.00 L.
Dinika:
1. Fantaro ny fifantohana voalohany:
– [SO2]FIANDOHAN'NY = 0.50 mol / 2.00 L = 0.25 M
– [O2]FIANDOHAN'NY = 0.25 mol / 2.00 L = 0.125 M
– [SO3]FIANDOHAN'NY = 0.10 mol / 2.00 L = 0.05 M
2. Aoka ho x ny fiovan'ny fifantohana SO2.3 izay miforona amin'ny fifandanjana:
– [SO2]: 0.25 – x
– [O2]: 0.125 – \(\frac{x}{2}\)
– [SO3]: 0.05 + x
3. Ampidiro ao amin'ny ekiolan'ny fifandanjana:
\[
350 = \frac{(0.05 + x)^2}{(0.25 – x)^2 \cdot (0.125 – \frac{x}{2})}
\]
4. Amin'ny famahana ity fampitoviana ity (amin'ny fampiasana fomba nomerika na fampiasana kajy azo fandaharana), dia hita fa x = 0.165. Dia:
– [SO2] = 0.25 – 0.165 = 0.085 M
– [O2] = 0.125 – \(\frac{0.165}{2}\) = 0.0425 M
– [SO3] = 0.05 + 0.165 = 0.215 M
Ohatra Fanontaniana 3: Famokarana Ethylbenzene
Fanontaniana:
Ao amin'ny famokarana ethylbenzene, ny styrene dia vokarina amin'ny alàlan'ny dehydrogenation ny ethylbenzene (C6H5CH2CH3):
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{CH}_3(g) \rightleftharpoons \text{C}_6\text{H}_5\text{CH=CH}_2(g) + \text{H}_2(g) \]
Raha 2.5 ny tsy miovaovan'ny fifandanjana (K c ) ho an'ity fihetsehana ity amin'ny 700 K, ary misy 1.0 mol ny etilbenzene amin'ny voalohany ao anaty volume 1.0 L, dia kajy ny fifantohana amin'ny fifandanjana.
Dinika:
1. Fantaro ny fifantohana voalohany:
– [C]6H5CH2CH3] = 1.0 M
– [C]6H5CH=CH2] = 0 M (satria tsy mbola simba izy io)
– [H2] = 0 M
2. Aoka ho fiovan'ny fifantohan'ny C ny x6H5CH=CH2 izay miforona amin'ny fifandanjana:
– [C]6H5CH2CH3]: 1.0 – x
– [C]6H5CH=CH2]: x
– [H2]: x
3. Ampidiro ao amin'ny ekiolan'ny fifandanjana:
\[
2.5 = \frac{x \cdot x}{1.0 – x} = \frac{x^2}{1.0 – x}
\]
4. Amin'ny famahana ity fampitoviana quadratic ity dia hita fa x = 0.62. Dia:
– [C]6H5CH2CH3] = 1.0 – 0.62 = 0.38 M
– [C]6H5CH=CH2] = 0.62 M
– [H2] = 0.62 M
Amin'ireto ohatra telo ireto, dia hitantsika ny fomba fampiharana ny foto-kevitra momba ny fifandanjana simika amin'ny sehatra indostrialy samihafa. Ny fifandanjana simika dia fitsipika fototra sy tena ilaina amin'ny dingana indostrialy, satria ny fanaraha-maso marina ny fifandanjana simika dia afaka manatsara ny fahombiazan'ny famokarana sy ny kalitaon'ny vokatra. Ny fahatakarana lalina ny fifandanjana simika dia ahafahan'ny injeniera na mpanao asa indostrialy mamolavola sy mampiasa dingana amin'ny fomba tsara indrindra.
