Tiantai-Ausgabe: Prüfungsspezifische Übungen **Frage 1–7?

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1–7 Bei der Reaktion zur Herstellung von Ethanol aus Ethylenhydrat sind die Haupt- und Nebenreaktionen wie folgt: Hauptreaktion: C2H4 + H2O → C2H5OH. Nebenreaktion: 2C2H5OH → (C2H5)2O + H2O. Wenn im Reaktormaterial 53,7 % C2H5 enthalten sind (in molaren Prozentsätzen), 36,7 % H2O – und der Rest aus inerten Gasen besteht. Die Umwandlungsrate von Ethylen beträgt 5 %, die Ausbeute an Ethanol liegt bei 90 %, gemessen am verbrauchten Ethylen. Dann beträgt die Gesamtstoffmenge des Ausgangsmaterials im Reaktor ( ). A. 87,72 Mol B. 87,98 Mol C. 88,12 Mol D. 87,58 Mol Antwort: 1–7 A A. Die Antwort ist richtig. Es wird als Rechenbasis 100 Mol an Ausgangsstoff gewählt, um eine Stoffbilanz für den Prozess zu erstellen. Es werden 53,7 Mol Ethylen eingesetzt. Die Anzahl der entstehenden Moleküle von Ethanol beträgt 53,7 × 0,05 × 0,9 = 2,42 Mol. Die Anzahl der entstehenden Moleküle von Diethylether beträgt die Hälfte des Unterschieds zwischen der theoretischen Anzahl der in Ethanol umgewandelten Moleküle und der tatsächlich erzielten Anzahl an Ethanol-Molekülen. Denn nach der Reaktionsgleichung entstehen aus 2 Mol Ethanol 1 Mol Diethylether. Die Menge an Diethylether, die entsteht, beträgt daher: (53,7 × 0,05 – 2,42) / 2 = 0,133 Mol. Die Anzahl der Moleküle von Wasser, die an der Reaktion teilnehmen, beträgt 36,7 Mol. Die Anzahl der Moleküle von Wasser, die durch Nebenreaktionen entstehen, beträgt: 36,7 – 53,7 × 0,05 = 36,7 – 2,685 = 34,015 Mol. Insgesamt ergibt sich also eine Menge an Wasser von 33,815 + 0,133 = 34,15 Mol. Die Zusammensetzung der Produkte ist wie folgt: Ethylen: 53,7 × (1 – 0,05) = 51,02 Mol – das entspricht 58,26 %. Ethanol: 2,42 Mol – das entspricht 2,76 %. Diethylether: 0,133 Mol – das entspricht 0,15 %. Wasser: 34,15 Mol – das entspricht 38,8 %. Die Gesamtanzahl der Moleküle beträgt 87,72 Mol. Frage: Warum wird nicht auch die Menge an inerten Gasen mitgerechnet?