25℃ 150. L C3H6 0.500 MPa C3H3N mass

25℃ 150. L C3H6 0.500 MPa C3H3N mass

 

 

아크릴로나이트릴 C3H3N을 생성하는 과정은 다음과 같다.

2C3H6(g) + 2NH3(g) + 3O2(g) → 2C3H3N(g) + 6H2O(g)

25℃에서 150. L의 반응기가 다음과 같은 부분압으로 채워졌다.

P_C3H6 = 0.500 MPa

P_NH3 = 0.800 MPa

P_O2 = 1.500 MPa

이 기체 혼합물로부터 생성되는 아크릴로나이트릴의 질량은?

(MPa = 10^6 Pa)

 

 

An important process for the production of acrylonitrile

(C3H3N) is given by the following reaction:

2C3H6(g) + 2NH3(g) + 3O2(g) → 2C3H3N(g) + 6H2O(g)

A 150. L reactor is charged to the following partial pressures at 25℃:

P_C3H6 = 0.500 MPa

P_NH3 = 0.800 MPa

P_O2 = 1.500 MPa

What mass of acrylonitrile can be produced from this mixture?

 

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PV = nRT 에서,

V, T가 일정한 조건이므로,

P ∝ n

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7091 )

 

---> “분압 = 몰수” 라고 간주하고,

한계 반응물을 결정한다.

 

 

 

[참고] 돌턴의 분압법칙으로부터,

각 성분의 분압을 사용해서 각 성분의 몰수를 구해,

몰수로 한계 반응물을 결정할 수도 있다.

 

 

 

C3H6 : NH3 : O2 = 2 : 2 : 3 = 1 : 1 : 1.5 계수비(= 몰수비) 이므로,

0.500 mol C3H6와 반응하는 몰수가

NH3 = 1 × 0.500 = 0.500 mol ( NH3는 반응하고도 남는다. )

O2 = 1.5 × 0.500 = 0.750 mol ( O2는 반응하고도 남는다. )

---> C3H6가 한계 반응물.

( 참고: 한계 반응물 https://ywpop.tistory.com/3318 )

 

 

 

(0.500×10^6 Pa) (1 atm / 101325 Pa) = 4.9346 atm C3H6

 

 

 

4.9346 atm C3H6의 몰수를 계산하면,

n = PV / RT

= [(4.9346) (150.)] / [(0.08206) (273.15+25)]

= 30.25 mol C3H6

 

 

 

C3H6 : C3H3N = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

30.25 mol C3H6 반응 시,

생성되는 C3H3N의 몰수 = 30.25 mol

 

 

 

C3H3N의 몰질량 = 53.06 g/mol 이므로,

30.25 mol × (53.06 g/mol) = 1605 g C3H3N

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

 

답: 1.61 kg

 

 

 

 

[키워드] acrylonitrile C3H3N 2C3H6(g) + 2NH3(g) + 3O2(g) → 2C3H3N(g) + 6H2O(g) A 150. L partial pressure 25℃ mass of acrylonitrile, 아크릴로나이트릴의 질량 기준문서, 아크릴로나이트릴 기준문서