Chemie Hausaufgabe so richtig?
Guten Tag, das hier ist meine Chemie Hausaufgabe. Normalerweise bin ich echt gut in Chemie aber hier bin ich ein wenig verwirrt und das Ergebnis fühlt sich nicht richtig an. Könnte jemand schauen ob es so passt oder wenn nicht verbessern? Ich habe hier mal etwas ausführlich geschrieben! Die Aufgabe ist A3
danke
1 Antwort
2 H₂ + CO ⟶ CH₃OH
Nun haben wir c₀(H₂)=0.3 mol/l H₂ im System und suchen die nötige Anfangskonzentration an CO, damit 80% des Wasserstoffs umgesetzt wird.
Den Umsatz der Reaktion nenne ich x. Dann gilt:
- Die Anfangskonzentration c₀(H₂) sinkt zur Gleichgewichtskonzentration c(H₂)=c₀(H₂)−2x für jedes gebildete CH₃OH-Molekül x.
- Die Anfangskonzentration c₀(CO) sinkt zur Gleichgewichtskonzentration c(CO)=c₀(CO)−x für jedes gebildete Molekül CO.
- Die CO-Gleichgewichtskonzentration ist dann x.
- Außerdem soll c(H₂)=⅕⋅c₀(H₂) sein, weil ⅘ bzw. 80% abreagieren sollen. Daher gilt c(H₂) = c₀(H₂)−2x = ⅕ c₀(H₂) bzw. x = ⅖c₀(H₂) = 0.12 mol/l
Man erhält also:
und da wir c̯(H₂) und x bereits als Zahlenwerte kennen, vereinfacht sich das drastisch zu
und das kann man leicht nach c₀ = c₀(CO) auflösen: c₀=47.74 mol/l. Das ist eine Zahl, aber keine besonders plausible — das wären selbst bei Raumtemperatur über 1000 bar Druck.
Also nochmals eine Kontrollrechnung: Wir haben anfangs 0.3 mol/l H₂ und 47.74 mol/l CO im Reaktor. Vom H₂ reagieren 80% also 0.24 mol/l zum CH₃OH, es bleiben im Gleichgewicht 0.06 mol/l H₂ übrig. Die CH₃OH-Konzentration ist 0.12 mol/l (½ Molekül CH₃OH pro verbrauchtem H₂), und deshalb müssen auch 0.12 mol/l des CO wegreagiert haben, es bleiben also 47.74−0.12=47.62 mol/l CO übrig. Daraus rechnen wir uns zur Kontrolle die Gleichgewichtskonstante nochmals aus K = 0.12 / 0.06² / 47.62 = 0.7, das scheint also zu stimmen.
Die Ausbeute beträgt offenbar 80% in Bezug auf H₂ und 0.12/47.74=0.3% in Bezug auf CO. Wenn man aus diesem Beispiel etwas lernen kann, dann nur das folgende: Entweder habe ich mich verrechnet, oder es ist eine grottendämliche Idee, für die Methanolsynthese das CO im Überschuß einzusetzen.
Denk Dir das aber genau durch, ich habe gerade einen Tiefschlag IRL erlitten und bin möglicherweise nicht ganz auf der Höhe.
