2010年6月18日 星期五

限量反應物的計算(四)鉻酸鹽礦的實際產率

化學原理啟迪36


1.     【範例】鉻酸鉀patassium chromate,是一種亮黃色的固體,製造鉻酸鉀的方法是,把固體的鉻酸鹽礦(FeCr2O4),和固體的碳酸鉀、氣體的氧氣,在高溫下混合;這樣,製造出來的產物,除了鉻酸鉀,還有固體的氧化鐵iron() oxide,和氣體的二氧化碳


2.     有一個實驗裡,169kg的鉻礦298kg的碳酸鉀75.0kg的氧氣,被封閉在一個瓶子裡,在高溫下進行反應。後來得到194kg的鉻酸鉀。計算鉻酸鉀的「實際產率」。


3.     【解決】根據這個問題的描述,我們可以得到以下尚未平衡的反應式:


FeCr2O4(s) + K2CO3(s) + O2(g) K2CrO4(s) + Fe2O3(s) + CO2(g)


4.     平衡這個反應式:


4FeCr2O4(s) + 8K2CO3(s) + 7O2(g) 8K2CrO4(s) + 2Fe2O3(s) + 8CO2(g)


5.     各個反應物的莫耳數如下


169kgFeCr2O4×(1000g FeCr2O4/1kg FeCr2O4) ×(1mol FeCr2O4/223.84g FeCr2O4)


=7.55×10 2次方mol FeCr2O4


298kgK2CO3×(1000g K2CO3/1kg K2CO3) ×(1mol K2CO3/138.21g K2CO3)


=2.16×10 3次方 mol K2CO3


75.0kgO2×(1000g O2/1kg O2) ×(1mol O2/32.00g O2)


=2.34×10 3mol O2


6.     現在我們必須判斷這三個反應物中,誰的數量有限,是限量反應物,最快消耗掉。


7.     所以,我們要把「平衡反應式」的反應物「莫耳比例」,和「實際」有的反應物的「莫耳比例」,加以比較。在反應式中需要的,反應物K2CO3FeCr2O4的莫耳比例:


mol K2CO3/ mol FeCr2O4=8/4=2


8.     實際有的反應物的莫耳比例:


mol K2CO3/ mol FeCr2O4 = 2.16× 10 3 mol/ 7.55×10 2mol2.86


9.     因為實際有的反應物的莫耳比例,比反應式需要的大,所以,K2CO3是過量的excessFeCr2O4比較少,有可能是限量的。


10.  到目前為止,限量產物可能是「FeCr2O4」,也有可能是「O2」。為了判斷誰會限制產物的數量,我們繼續比較這二種化合物的反應式所需的「莫耳比例」,和實際的「莫耳比例」。


11.  反應式所需的莫耳比例:


mol O2/ mol FeCr2O4 = 7/41.75


12.  實際的莫耳比例:


mol O2/ mol FeCr2O4 = 2.34×10 3 / 7.55×10 2 = 3.10


13.  因為實際的「莫耳比例」,比反應式所需的「莫耳比例」大,所以,實際上,O2是過量的,FeCr2O4較少的、有限的。


14.  綜合以上的結論,實際上有的K2CO3 O2多過於需要的;這二種反應物是過量的,所以,FeCr2O4是「限量反應物」。


15.  我們必須用數量有限的FeCr2O4,來計算產物K2CrO4的最大值:


7.55×10 2 mol FeCr2O4 × ( 8mol K2CrO4/ 4molFeCr2O4)


= 1.51×10 3 mol K2CrO4


16.  利用K2CrO4的莫耳量,我們可以得到K2CrO4的質量:


1.51×10 3 mol K2CrO4×(194.19g K2CrO4/1mol K2CrO4)


=2.93×10 5g K2CrO4


這就是理論上K2CrO4的產值。


17.  由於實際上的產值是194kg1.94×10 5 g。因此,「實際產率」是:


(1.94×10 5g K2CrO4 / 2.93×10 5g K2CrO4)×100%


=66.2%


18.  限量反應物K2CrO4的「實際產率」是66.2%


 (翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles)


徐弘毅:


1.        【論語陽貨】子曰:「鄉原,德之賊也。」


2.    孔老師說,完全不想改革的人叫做「鄉愿」,意思就是「差不多」先生,做人做事馬馬虎虎。「馬馬虎虎是一個人磨練「專業素養」過程中最大的障礙,任何文化、學術、科技、產業想發展得好,一定需要有專業素養的人,他們在專業領域有高深的學問以及精緻的修養,他們有能力微調人際、心理,使問題獲得解決。


3.    子曰:「道聽而塗說,德之棄也。」


4.    另外,還有一種反改革的人,他判斷事情都是「道聽塗說」,也就是喜歡聽八卦、傳八卦的人,「八卦王」是不可能具備專業素養的,因為他們沒有獨立思考能力。


5.    子曰:「鄙夫可與事君也與?其未得之也,患得之;既得之,患失之。苟患失之,無所不至矣!」


6.        有改革熱忱和完全不想改革的人,他們的毛病可能都很大,就算真的給這些人「機會」,去扶助社會發展,或是振興產業,真的做得出來嗎?


7.        這些人的「知識修養」都不夠,目標還沒有做到,就非常猴急想要成功;有一點小成就,就想整碗捧去,害怕跟別人分享利益,為了怕既得利益跑掉,無所不用其極,什麼壞事都幹得出來,只為了保住權位名利。


8.        沒學問的人,做事不按照道理、學問,按自己的欲望去反射行為,這樣的人當立委、當名嘴,國會與媒體就成為社會亂源,國家競爭力就起不來。


9.    子曰:「古者民有三疾,今也或是之亡也。古之狂也肆,今之狂也蕩;古之矜也廉,今之矜也忿戾;古之愚也直,今之愚也詐而已矣。」


10.     孔子研究發現,古早的社會大眾因為尚未文明,容易產生三個問題,那現代的社會有沒有這些狀況呢?孔子提出三個比較公式:


11.     第一個問題:以前的人因為沒有受什麼教育,有時會比較狂妄一點,但也不過是言行稍微沒禮貌、粗魯而已,可是,現在狂妄的人言行都非常放蕩,講話不依照科學數據,整天想興風作浪,唯恐天下不亂。


12.     第二個問題:以前有些知識分子會比較驕傲一點,但是行為還算自重、廉潔;現在很多狂傲的人,會有一種暴戾之氣,對任何事情都看不慣,為反對而反對,很難溝通,只想出名。


13.     第三個問題:以前憨厚的老實人比較直爽;現在「憨厚」的人都是在裝可愛、騙人


14.     子曰:「巧言令色鮮矣仁。」


15.     為什麼這些革命者或鄉愿的人,老是抓不到做人的真正重點呢?孔老師說,因為那些人只做表面功夫,「巧言令色」,人如果只是會裝可愛,裝無辜,那就永遠抓不到做人、追求學問的重點。


16.     子曰:「惡紫之奪朱也,惡鄭聲之亂雅樂也,惡利口之覆邦家者。」


17.     孔老師又舉例子解釋,他說:「有些人做事說話會過分出風頭;或是有些人作秀過頭了,老是說一些驚悚的話來吸引大眾注意;


18.     有些人不斷批評別人,好像社會就快要完蛋了,實際上,那些批評內容對社會發展沒有任何建設性。這些人都是巧言令色的人,這樣的人不管是當好好先生或是改革社會都會出現一大堆毛病。」


19.     鄉愿、道聽塗說這兩種人的人格特質剛好跟搞革命的人完全相反,他們做事情都馬馬虎虎,不求甚解一味地求人和,不管社會是否進步,他們都害怕社會改變跟衝突,事實上,他們最害怕的是進步,怕上課怕讀書


20.     不過,鄉愿、道聽塗說這類的反革命者跟搞革命的人有共同特色:常常流於作表面功夫。最後,人品都變得放蕩、驕傲、裝可愛。


 

沒有留言:

張貼留言