Kompromi industri bermaksud memilih keadaan yang memberi hasil yang boleh diterima pada kadar dan kos yang boleh diterima, kerana keadaan untuk hasil maksimum dan keadaan untuk kelajuan maksimum menuju ke arah berbeza. Dalam jawapan anda, huraikan kedua-dua kesan, kemudian nyatakan apa yang dipilih dan sebabnya.
Ini ialah pelajaran terakhir dalam perubahan berbalik dan keseimbangan. Ia menggabungkan meramal anjakan dengan memisahkan kadar daripada kedudukan.
Mengapa wujud kompromi?
Ambil pembuatan ammonia, iaitu tindak balas eksotermik yang mengurangkan bilangan molekul gas:
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) (tindak balas ke depan eksotermik)
- Suhu rendah menyebelahi tindak balas ke depan yang eksotermik, jadi hasil keseimbangan lebih tinggi. Tetapi tindak balas perlahan.
- Suhu tinggi menjadikannya pantas, tetapi kedudukan beranjak ke arah bahan tindak balas, jadi hasil lebih rendah.
- Tekanan tinggi menganjak kedudukan ke arah molekul gas lebih sedikit dan juga mempercepat tindak balas. Tetapi peralatan yang kukuh dan mahal serta tenaga diperlukan.
- Mangkin membolehkan keseimbangan dicapai lebih awal pada suhu sederhana tanpa mengubah hasil.
Keadaan yang lazim dinyatakan bagi proses ini ialah suhu kira-kira 450 °C, tekanan kira-kira 200 atmosfera dan mangkin besi. Anggap ini angka kursus. Semak dengan sukatan pelajaran anda dan gunakan nombor dalam soalan.
Cara menulis jawapan kompromi
- Nyatakan kesan syarat itu ke atas hasil (kedudukan).
- Nyatakan kesan ke atas kadar.
- Katakan kedua-duanya menarik ke arah berbeza jika begitu, dan sebut kos atau keselamatan jika soalan memberi petunjuk.
- Akhiri dengan syarat yang dipilih dan perkataan “kompromi”.
Contoh berlangkah
Jadual menunjukkan data rekaan untuk latihan sahaja. Ia bukan data loji sebenar, dan nombornya dipilih supaya coraknya mudah dilihat.
| Suhu (°C) | Kadar relatif (unit sewenang-wenang) | Hasil keseimbangan (%) |
|---|---|---|
| 200 | 1 | 85 |
| 350 | 30 | 50 |
| 450 | 150 | 25 |
| 550 | 600 | 10 |
Tindak balas ke depan eksotermik. Seorang pengilang memilih suhu. Terangkan mengapa 200 °C dan 550 °C kedua-duanya pilihan yang lemah dan cadangkan julat yang sesuai.
Langkah 1, 200 °C: hasilnya paling tinggi (85%), tetapi kadarnya hanya 1 unit. Keseimbangan akan dicapai sangat perlahan, jadi sedikit hasil dibuat setiap jam.
Langkah 2, 550 °C: kadarnya paling tinggi (600 unit), tetapi hasilnya hanya 10%. Kebanyakan bahan tindak balas perlu dikitar semula.
Langkah 3, corak: apabila suhu naik, kadar naik dan hasil turun. Ini sepadan dengan tindak balas ke depan yang eksotermik.
Langkah 4, kesimpulan: suhu di tengah jadual, antara 350 °C dan 450 °C, memberi hasil sederhana pada kadar yang berguna. Itulah kompromi. Mangkin membantu dengan membolehkan kadar yang munasabah dicapai tanpa menaikkan suhu lebih tinggi.
Kesilapan yang perlu diawasi
Jawapan yang salah: “Suhunya 450 °C kerana ia memberi hasil paling tinggi.”
Bagi tindak balas eksotermik, suhu lebih tinggi menurunkan hasil. Menyatakan ia memberi hasil paling tinggi bercanggah dengan peraturan.
Pembetulannya: “450 °C ialah kompromi. Suhu lebih rendah memberi hasil keseimbangan lebih tinggi tetapi tindak balas terlalu perlahan. Suhu lebih tinggi mempercepatkannya tetapi mengurangkan hasil. Mangkin membolehkan kadar yang boleh diterima pada suhu ini.”
Semak diri
1. Berikan satu sebab mengapa tekanan yang sangat tinggi tidak sentiasa digunakan, walaupun ia meningkatkan hasil.
Lihat jawapan
Tekanan yang sangat tinggi memerlukan peralatan berdinding tebal yang mahal dan banyak tenaga untuk memampatkan gas. Kos tambahan dan keperluan keselamatan boleh melebihi hasil tambahan.
2. Dalam jadual rekaan di atas, suhu mana memberi kadar tertinggi, dan berapakah hasilnya di situ?
Lihat jawapan
550 °C memberi kadar relatif tertinggi (600 unit). Hasilnya di situ ialah 10%.
3. Terangkan mengapa mengitar semula gas yang tidak bertindak balas berguna apabila hasil setiap laluan hanya sederhana.
Lihat jawapan
Selepas hasil diasingkan, bahan tindak balas yang tidak bertindak balas disuap semula ke dalam reaktor. Ia mendapat peluang lagi untuk bertindak balas, jadi kurang bahan mentah dibazirkan dan lebih banyak akhirnya ditukar kepada hasil.
Ke mana selepas ini
Uji seluruh modul dengan set latihan campuran. Guru mol dan nisbah persamaan membantu apabila soalan menambah pengiraan hasil, dan idea peratusan hasil berkaitan dengan pengiraan kepekatan, gas dan hasil.
Jika anda boleh menerangkan setiap kesan tetapi sukar menyusunnya menjadi satu jawapan yang seimbang, guru dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu boleh melatih struktur jawapan itu bersama anda.