Vraag 9Zwavelproductie
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?
- In de figuur zoek je het temperatuurgebied op waarin de gemiddelde waarde van x groter is dan 6.
- Met de figuur leer je wat er met de omzettingsgraad gebeurt wanneer de temperatuur in dat gebied verandert.
- Bij reactie 2 denk je na over wat een temperatuurverandering doet met het evenwicht en welke kant de reactie dan op gaat.
- Zo leid je af of de reactie naar rechts warmte opneemt of afgeeft, en je onderbouwt je antwoord.
Hier verliezen leerlingen punten
- Een conclusie zonder redenering levert weinig punten op, dus laat zien hoe je van de figuur naar je antwoord komt.
- Gebruik de gegevens uit de figuur en uit reactie 2 allebei in je uitleg, want de vraag vraagt daarom.
- Let op dat je niet alleen het antwoord geeft, maar ook de stappen die ertoe leiden.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Zwavel is een belangrijke grondstof voor onder andere de productie van zwavelzuur. Vroeger werd zwavel gedolven uit sulfaat-ertsen, maar tegenwoordig wordt vrijwel alle zwavel geproduceerd uit H S , een product 2 dat vrijkomt bij de verwerking van aardolie. De omzetting van H S tot zwavel vindt plaats via het claus-proces. In het 2 claus-proces verlopen twee reacties. 2 H S (g) + 3 O (g) → 2 SO (g) + 2 H O (g) (reactie 1) 2 2 2 2 3 2 H S (g) + SO (g) S (g) + 2 H O (g) (reactie 2) 2 2 x 2 x De waarde van x is hierin alleen afhankelijk van de temperatuur. Op de uitwerkbijlage bij vraag 11 is een deel van een claus-installatie weergegeven. In reactor 1 (R1) wordt H S onvolledig omgezet volgens 2 reactie 1. In R1 verloopt ook al deels reactie 2. Om het H S verder om te zetten tot S volgens reactie 2 is een volgende 2 x reactor (R2) nodig. In R2 verloopt alleen reactie 2. Door het gebruik van een katalysator in R2 kan het evenwicht van reactie 2 zich snel instellen. Om in het totale proces uiteindelijk een hoge omzettingsgraad van H S 2 naar zwavel te verkrijgen, wordt de zuurstoftoevoer in R1 zodanig geregeld dat de molverhouding H S : O bij de invoer in R1 2 : 1 is. 2 2
Een betrekkelijk kleine claus-installatie verwerkt per dag 20 ton H S . 2 Lucht bevat 20,9 volume-% zuurstof.
Reactie 2 blijkt een bijzondere reactie te zijn. Omdat de waarde van x afhangt van de temperatuur, heeft de reactiewarmte van reactie 2 geen constante waarde. Dit wordt veroorzaakt doordat de vormingswarmtes van S en S niet gelijk zijn. De vormingswarmte van S is gelijkgesteld 2 8 8 aan nul. De vormingswarmte van S is +1,28·10 5 J mol –1 . 2
Het verband tussen de omzettingsgraad en de temperatuur in R2 van een claus-installatie is onderzocht bij temperaturen boven 100 °C . In de figuur zijn de resultaten van de metingen weergegeven. De omzettingsgraad is in deze opgave gedefinieerd als het percentage H S dat wordt omgezet tot S . Behalve de omzettingsgraad is in de figuur 2 x ook de gemiddelde waarde van x in S weergegeven. x figuur Uit de figuur kan worden afgeleid of de reactie naar rechts van reactie 2 endotherm of exotherm is in het temperatuurgebied waar x > 6 .
Leg uit of de reactie naar rechts van reactie 2 endotherm of exotherm is in het temperatuurgebied waar x > 6. Gebruik gegevens uit de figuur en reactie 2.