DWMED

Breadcrumbs

Zadanie 13.1. Arkusz Palladium marzec 2023 (1 punkt)

Jedną z przemysłowych metod wytwarzania cynku jest redukcja jego tlenku:

ZnO + C → Zn + CO

W trakcie prowadzonego procesu przebiegają również dwie wpływające na jego całkowitą wydajność reakcje chemiczne:

Reakcja A: ZnO(s) + CO(g) ⇄ Zn(g) + CO2(g)

Reakcja B: CO2(g) + C(s) ⇄ 2CO(g)

Rysunek poniżej ilustruje charakterystyki zmian równowagowego składu fazy gazowej złożonej z CO oraz CO2 pod ciśnieniem 0,1 MPa dla reakcji A oraz B. Zakreskowane pole nad krzywą A obrazuje obszar trwałości cynku, natomiast pole pod tą krzywą jest obszarem trwałości ZnO.

Z zamieszczonych charakterystyk wynika, że w temperaturze powyżej 930 oC stężenie równowagowe CO jest dostatecznie wysokie, aby mogła przebiegać reakcja A.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna.Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Stałe równowag reakcji biegnących z udziałem reagentów gazowych często przedstawia się przy użyciu równowagowych ciśnień cząstkowych takich substancji (ciśnień w stanie równowagi). Ciśnienie cząstkowe (pi) gazowego składnika w mieszaninie gazów opisuje równanie:

pi = xi ∙ p

W wyrażeniu tym wielkość p jest ciśnieniem całkowitym mieszaniny gazów, natomiast xi jest ułamkiem molowym jej składnika, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna.  Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013 oraz D. Mickiewicz, Podstawy obliczeń chemicznych. Część I, Łódź 2019.

Ciśnieniowe stałe równowag – reakcji A (KA) oraz reakcji B (KB) w temperaturze T opisują wyrażenia:

Z równań przedstawiających stałe równowag reakcji A oraz B można wyznaczyć równowagowe ciśnienie cząstkowe par cynku znajdujących się w układzie podczas prowadzonego procesu.

Wyprowadź wyrażenie ilustrujące równowagowe ciśnienie cząstkowe par cynku w funkcji równowagowego ciśnienia cząstkowego tlenku węgla(IV) w temperaturze T.

© dr inż. Rafał Szczypiński, wszelkie prawa zastrzeżone