Vraag 5DME uit koolstofdioxide
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bedenk eerst welke massa's je nodig hebt: de molaire massa's van de beginstoffen en van DME.
- Let op de coëfficiënten in reactie 3, want die bepalen hoeveel gram van elke beginstof per mol DME nodig is.
- Reken met het rendement van 63% uit hoeveel gram DME je werkelijk krijgt en hoeveel afval er overblijft.
- Bekijk daarna wat er gebeurt met de E-factor als het rendement lager wordt, en vergelijk dat met het bereik van 51% tot 63%.
Hier verliezen leerlingen punten
- Vergeet de coëfficiënten uit reactie 3 niet mee te nemen, want de massa van de beginstoffen hangt daarvan af.
- Zet de eenheid gram en de tussenstappen onder je berekening, zodat je punten voor de werkwijze ook krijgt.
- Bij de uitleg hoort een redenering: schrijf op hoe het rendement de E-factor verandert en welke waarde dan de minimale of maximale is.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
De stof methoxymethaan (DME, zie de figuur) staat figuur in de belangstelling als brandstof. DME kan namelijk worden gemaakt op basis van uitsluitend koolstofdioxide en waterstof. In een onderzoek is een voorstel voor een productieproces onderzocht. Dit proces is opgebouwd uit twee opeenvolgende reacties, die hieronder zijn weergegeven. CO (g) + 3 H (g) CH OH (g) + H O (g) (reactie 1) 2 2 3 2 2 CH OH (g) CH –O–CH (g) + H O (g) (reactie 2) 3 3 3 2 De vormingswarmte van DME bedraagt –1,84∙10 5 J mol –1 .
Op de uitwerkbijlage bij vraag 4 staat een onvolledig blokschema van de productie van DME volgens het ontwerp van de onderzoekers. In reactor 1 (R1) treedt reactie 1 op. In scheidingsruimte 1 (S1) wordt de stofstroom gescheiden die afkomstig is uit R1. Water met de bijproducten verlaat S1 aan de onderzijde. Het methanol dat in R1 is gevormd, wordt doorgevoerd naar reactor 2 (R2). In R2 treedt reactie 2 op. Zowel in R1 als in R2 heerst een hoge temperatuur. Hierdoor is in beide reactoren de reactiesnelheid hoog. Ook zijn hierdoor de insteltijden van de evenwichten kort. De druk in beide reactoren is niet gelijk. In R1 moet de druk hoog worden gehouden voor een zo hoog mogelijk rendement.
Het mengsel dat afkomstig is uit R2 wordt in scheidingsruimte 2 (S2) gedestilleerd om het DME te scheiden van de rest van het mengsel. Het mengsel wordt in S2 gescheiden in drie fracties: DME, methanol en water.
In een ander onderzoek is DME bereid volgens reactie 3. CO + 5 H + CO → CH –O–CH + 2 H O (reactie 3) 2 2 3 3 2 De beginstoffen worden gemengd volgens de verhoudingen die zijn weergegeven in reactie 3. In verschillende experimenten tijdens dit onderzoek lag het rendement tussen 51% en 63% .
Voer de volgende opdrachten uit: − Bereken de E-factor van reactie 3 bij een rendement van 63% . Beschouw water hierbij als afval. − Leg uit of deze E-factor de minimale of de maximale waarde was in dit onderzoek.