H15.1 les 1 - Productieprocessen - rendement

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

6VWO NOVA H15

les 1

H15.1
Van grondstof tot product

Nodig: Binas, boek, schrift, rekenmachine

In deze les leer je

• welke reactieomstandigheden een rol spelen bij een productieproces. 
• het verschil tussen continuproces en batchproces.
• Je kunt bijproducten en nevenreacties herkennen.
• berekenen van rendement bij een chemische synthese.

R & D

Proeffabriek

De echte fabriek

Is de productie van een geneesmiddel een voorbeeld van fijnchemie of van bulkchemie?

1. fijnchemie
2. bulkchemie

Is de productie van kunstmest een voorbeeld van fijnchemie of van bulkchemie?

1. fijnchemie
2. bulkchemie

Is de productie van petroleum in Pernis een voorbeeld van een batchproces of van een continuproces?

1. batchproces
2. continuproces

Het brouwen van speciaal bier bij de Heidebrouwerij is een...

1. batchproces
2. continu proces

Reactieomstandigheden

Drie factoren spelen een belangrijke rol:

• temperatuur (hoge reactietemperatuur -> hoge reactiesnelheid. Maar ook: hoge energiekosten en meer veiligheidsrisico's)
• druk (speelt alleen een rol bij reacties tussen gassen. Hogere druk -> alle concentraties vd gassen stijgen -> reacties verlopen sneller. Maar ook: duurdere reactoren nodig)
• aanwezigheid katalysator (een ander reactiemechanisme met lagere activeringsenergie wordt gevolgd -> T en p kunnen worden verlaagd. Katalysatoren wel zijn vaak dure metalen: platina, palladium, rhodium.

Lastig bij een synthese: veel reacties zijn evenwichtsreacties

Bijproduct

A + B -> C (+D)

Bijproduct scheiden van hoofdproduct m.b.v.

Nevenreactie

Rendement

Bij een reactie wordt niet altijd 100% van de beginstof omgezet in reactieproduct. Dit kan verschillende oorzaken hebben, bijvoorbeeld:

- er stelt zich een evenwicht in

- er zijn ongewenste nevenreacties

- de beginstof is niet zuiver

Rendement berekenen

rendement =  opbrengst in de praktijk          x 100%

     opbrengst in theorie

dus: wat je echt hebt gekregen gedeeld door wat je maximaal had kunnen krijgen als wel alles was omgezet

Rendement berekenen

Om te berekenen hoeveel % van de beginstof daadwerkelijk is omgezet in gewenst reactieproduct, gebruik je de volgende formule:

(dus: wat je echt hebt gekregen gedeeld door wat je maximaal had kunnen krijgen als wel alles was omgezet)

Stappenplan - rendement berekenen

1. Geef de reactievergelijking
2. Bereken met de gegeven hoeveelheid beginstof hoeveel reactieproduct hiermee maximaal (= theoretisch)
   kan ontstaan (dit is rekenen met r.v.         )
3. Kijk in de opgave hoeveel reactieproduct er
    werkelijk is ontstaan (dit is gegeven) 
4. Bereken het rendement 

Bij de additie van water aan 1,0 kg propeen ontstaat 0,80 kg propaan-1-ol. Bereken het rendement

1. Geef de reactievergelijking
2. Bereken met de gegeven hoeveelheid beginstof hoeveel reactieproduct hiermee maximaal (= theoretisch)
   kan ontstaan (dit is rekenen met r.v.)
3. Kijk in de opgave hoeveel reactieproduct er
    werkelijk is ontstaan (dit is gegeven) 
4. Bereken het rendement 

Bij de additie van water aan
1,0 kg propeen ontstaat 0,80 kg
propaan-1-ol. Bereken het rendement

Uitwerking

C₃H₆ + H₂O --> C₃H₇OH

1,0 kg = 1000 gram

1000 g / M = 23,8 mol propeen (Mpropeen = 42,08 g/mol)

molverhouding 1:1, dus ook 23,8 mol propaan-1-ol

23,8 x M = 1,4 kg propaan-1-ol (Mpropaan-1-ol = 60,09 g/mol)

rendement = 0,80 / 1,4 x 100% = 57 %

Meer uitleg nodig?

Bekijk dan thuis nog eens rustig het volgende filmpje.

TIP: zet het filmpje af en toe stil, zodat je mee kunt schrijven

Programma

Doorlezen H15.1

Met de klas maken: oefenopgave rendement

leren: tabel 1 en blauwe begrippen

bestuderen: figuur 5 + 6 + voorbeeldopgave 1

maken: voorkennistoets en opgave 2cd, 4, 6, 7