Какова реакция CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3H₂ в системе автоматизированного проектирования, и как можно рассчитать состав потока при температуре 800°C и степени превращения 75%?

Химия Университет Термодинамика и химическое равновесие реакция CH₄ + H₂O состав потока температура 800°C степень превращения 75% автоматизированное проектирование химическая реакция расчет состава система автоматизированного проектирования Новый

Для анализа реакции CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3H₂ в системе автоматизированного проектирования, необходимо рассмотреть несколько шагов, включая определение начальных условий, расчет степени превращения и состав конечного потока.

Шаг 1: Определение начальных условий

• Предположим, что у нас есть 1 моль метана (CH₄) и 1 моль воды (H₂O).
• Таким образом, начальные количества реагентов составляют: CH₄ = 1 моль, H₂O = 1 моль.

Шаг 2: Определение степени превращения

• Степень превращения (α) равна 75% или 0.75.
• Это означает, что 75% от начального количества реагентов прореагировало.

Шаг 3: Расчет количества реагентов после реакции

• Количество прореагировавшего метана: 0.75 * 1 моль = 0.75 моль CH₄.
• Количество прореагировавшей воды: 0.75 * 1 моль = 0.75 моль H₂O.

Шаг 4: Определение количества продуктов реакции

• Согласно уравнению реакции, на 1 моль CH₄ и 1 моль H₂O образуется 1 моль CO и 3 моль H₂.
• Следовательно, из 0.75 моль CH₄ и 0.75 моль H₂O мы получим:
• CO: 0.75 моль.
• H₂: 3 * 0.75 моль = 2.25 моль.

Шаг 5: Определение конечного состава потока

• Теперь мы можем рассчитать конечные количества всех компонентов:
• Остаток метана: 1 моль - 0.75 моль = 0.25 моль CH₄.
• Остаток воды: 1 моль - 0.75 моль = 0.25 моль H₂O.
• Образовавшийся угарный газ: 0.75 моль CO.
• Образовавшийся водород: 2.25 моль H₂.

Шаг 6: Итоговый состав потока

• CH₄: 0.25 моль
• H₂O: 0.25 моль
• CO: 0.75 моль
• H₂: 2.25 моль

Таким образом, конечный состав потока при температуре 800°C и степени превращения 75% будет следующим:

• 0.25 моль CH₄
• 0.25 моль H₂O
• 0.75 моль CO
• 2.25 моль H₂

Эти расчеты помогут вам понять, как изменяется состав реакционной смеси в зависимости от степени превращения и начальных условий. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!