PORFAVOR ES URGENTE, SUPLICO.
Un método para sintetizar ácido acético consiste en tratar metanol con CO(g), según: CH³OH + CO(g) ---> CH³COOH.
En determinadas condiciones se hacen reaccionar 1,98kg de una muestra de metanol de 98% de pureza, con 50dm³ de CO(g) medidos a 100°C y 50atm. Rendimiento de la reacción del 90%.
Determinar:
a) el reactivo limitante.
b) cuál es la masa de reactivo en exceso que queda sin reaccionar.
c) la masa de ácido acético obtenida.
d) el nº de átomos de hidrógeno contenidos en el ácido acético producido.
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
El monóxido de carbono sólo (CO) o mezclado con hidrógeno es una materia prima económica y de gran utilidad para la industria química. Se obtiene por combustión del carbón, gas natural o hidrocarburos procedentes del petróleo.
Junto a su empleo en la síntesis de productos valiosos tales como:
Metanol (gas de síntesis) para formaldehído y ácido acético.
Fosgeno
Ácido acrílico o propenoico por carbonización de acetileno (C2H2 + CO + H2O; esta reacción ha perdido importancia industrial por el alto coste del acetileno)
También se emplea en procesos generales como:
Hidroformilación
Carbonilación (proceso Reppe; ácido propiónico y butanol)
Reacción de Koch
1.- Conversión, rendimiento y selectividad de los procesos químicos.
La conversión de un componente en una reacción química de la forma:
se define como el cociente entre la cantidad transformada y la cantidad inicial empleada.
Conversión (%) = ([Atransf]/[Ao])x100
Ahora bien dicha reacción puede estar acompañada de reacciones concurrentes tales como:
reacciones paralelas
reacciones secundarias
Se entiende por selectividad en un producto de reacción (P) al cociente entre la cantidad de producto formado [P] y la cantidad efectiva transformada de uno de los componentes empleados [Atransf].
Selectividad (%) = ([P]/[Atransf])x100
Se entiende por rendimiento de un producto de reacción (P) al cociente entre la cantidad [P] obtenida de dicho producto y la cantidad empleada del sustrato inicial [Ao]
Rendimiento (%) = ([P]/[Ao])x100
Ejemplo. Dada la reacción:
La conversión será: (28-8/28)x100 = 71,4 %
La selectividad será: (15/20)x100 = 75 %
El rendimiento: Rto. = (15/28)x100 = 53,57 %; Rto. = Conversión x Selectividad
2.- Preparación industrial de metanol.
El metanol es un líquido incoloro de Tb = 64,7 °C, Tf = -97,8 °C y densidad 0,781 g/cc. Es muy tóxico, incluso por inhalación, porque en el organismo se metaboliza a ácido metanoico (fórmico) que ataca la retina y, en pequeñas cantidades, produce ceguera.
El metanol es una de las sustancias para síntesis más baratas y que en mayor cantidad se obtienen. La producción mundial de metanol es de aproximadamente 40x106 Tm de las cuales el 90% es utilizado por la industria química y el resto para obtener energía.
El metanol se obtiene a partir de gas de síntesis siendo la proporción molar adecuada CO:H2, 1:2.
A) En el proceso BASF (35% de la producción) se trabaja a 320-380 ºC y a presiones muy elevadas de 340 atm con un catalizador de Cr2O3-ZnO. La reacción es exotérmica y necesita refrigeración; los gases que salen del reactor se enfrían para condensar el metanol formado, y los no condensados se reciclan. Con un solo paso por el reactor se consigue una conversión en torno al 15%, por lo que se utilizan varios reactores.
El metanol se purifica por destilación fraccionada, para separar los subproductos, y se obtiene con un 99% de pureza.
La tendencia actual es trabajar a presiones bajas o moderadas utilizando nuevos catalizadores.
B) Así, en el proceso ICI (el 65% del metanol producido está basado en el proceso ICI) se utilizan catalizadores que son más activos, generalmente CuO junto con otros óxidos de Zn o Al (CuO/Al2O3) que permiten llevar a cabo el proceso a presiones entre 50 y 100 atm y temperaturas de unos 250 ºC según el catalizador empleado. El metanol obtenido tiene una pureza mayor del 99,99 % en peso. El proceso requiere un CO muy puro, libre de compuestos de azufre (<1ppm para evitar la inhibición del catalizador).
En la Tabla se indican las aplicaciones del metanol. Actualmente el derivado que se obtiene en mayor proporción es el formaldehído, que se emplea sobre todo (aproximadamente el 50%) para la fabricación de resinas fenol-formaldehído, urea-formaldehído y melamina-formaldehído. A partir de metanol se pueden obtener otros compuestos de interés como ácido acético, halometanos, terbutil metil éter, tereftalato de dimetilo, metilaminas y metacrilato de metilo, si bien la preparación de todos ellos se realiza preferentemente por otros procedimientos.
Tabla 4.1.- Aplicación del metanol (en %)
Mundo
Formaldehído 35
ter butil metil éter1 27
Ácido acético 10
Halometanos2 7
Terftalato de dimetilo2 2
Metilaminas2 4
Metacrilato de metilo2 3
Disolventes 4
Otros3 8
Uso total (en 106 Tm) 40
1. Utilizado para aumentar el índice de octanos de las gasolinas
2. Agente metilante
3. Uso como combustible
Explicación:
ESPERO QUE TE SIRVA