Préparation du cuméne ( chimie industrielle )

[kmilln]

Bonjour,

je bloque sur un exercice que j'ai fait mais les réponses me semble pas trés cohérente:


le cuméne ( isopropylbenzéne) est préparé par alkylation du benzéne par le propéne en présence d'un catalyseur.

réaction : 1 mol de propéne + 1 mol de benzéne --> 1 mol de cuméne

question:

1) quel quantité de cuméne obtient-on à partir de 100 KG de propéne et lorsque le taux de conversion est de 92% ?

2) Quelle quantité de benzéne faut-il alors mettre en jeu ?

Mes réponses:

1) 100 Kg correspond à 100000 g

Masse molaire ( propéne)= 42 g /mol

donc: n(propéne initial)= m/M = 100000/42= 2381 mol

or le taux de conversion "taux" est : taux= (n(cuméne initial) - n(cuméne final)) / n(cuméne initial)

or, 1 mol de propéne réagit donne une mole de cuméne donc:

n(propéne initial)= n(cuméne final) donc

taux= ( 2381 - n(cuméne final) ) / 2381 = 0,92 ( comme taux = 92%)

on a donc: n(cuméne final)= 2381 - 0,92*2381 = 190,48 mol

donc la masse de cuméne final = 190,48 * masse molaire(cuméne) = 190,48*120 = 22857,6 g

Mais ce que je ne comprends pas c'est que comme tout se transforme et que rien ne se perds, le nombre de mol de benzéne + propéne = nombre de mol de cuméne non ? que pensez vous de ma réponses ?

2) n(benzéne initial) = n(propéne initial) = 2398 *78 = 185718 g

mais le probléme est que l'on ne se sert pas de la question 1 ? de plus je trouve que l'on répond à la 2 dans la 1 en faites ? qu'en pensez vous ?

Merci d'avance pour votre aide

cordialement

camille
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[Sephiroth300]

Bonsoir,

Tu confonds pas mal de chose. Le taux de conversion c'est le pourcentage de réactif consommé à la fin de la réaction. Si tu as un taux de conversion de 92% sur tes 2381 mol initiales de propène, alors il te restera 0,08x2381 mol de propène à la fin de la réaction.
Tu confonds la loi de conversation de la masse avec les quantités de matière. Effectivement rien ne se perd, tout se transforme etc mais seulement en terme de masse, pas en quantité de matière. Dans une réaction chimique, si tu consommes 1 mole de réactif, tu obtiens 1 mole de produit (au coefft stoechiométrique près évidemment!). Point final. A toi de jouer maintenant

[kmilln]

Bonjour,

j'ai effectivement inverser, je n'ai pas fait 0,08*2381 j'ai fait comme j'ai noté mais c'est pareil c'est juste qu'il faut utiliser le taux de conversion c'est pour cela. Mais c'est la quantité final de propéne que cela donne et pas celle de cuméne, et je n'avais pas fait attention, merci.

Mais alors comment trouver la quantité de cuméne formé ?

on suppose le propéne comme étant limitant, et en faisant un tableau d'avancement on trouve que la quantité de cuméne formé est Xéq et la quantité de propéne final est 2381 - Xéq = 0,08*2381 ce qui donne xéq= quantité de cuméne formé = 0,08 mol ?

[kmilln]

et la quantité de benzéne a mettre est en exés ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sephiroth300]

Comme je l'ai dit dans mon message, dans une réaction chimique, si tu consommes 1 mole de réactif, tu fabriques 1 mole de produit. Je ne pouvais pas être plus clair! Si tu as consommé x moles de propène, tu as formé x moles de cumène, le benzène est a priori en excès vu qu'aucune quantité ne t'es donnée

[kmilln]

vous dites que sa se conserve que en masse et pas en mol puis aprés vous me dites que 1 mol de réactif donne 1 mol de produit ( je suis daccord) mais ce n'est pas logique avec ce que vous avez dit au début ?

donc n(propéne) final = n(cuméne ) final ? donc c'est ce que j'avais écir dans mon tout premier message ?

[Sephiroth300]

On va prendre un exemple parlant pour que tu te rendes bien compte de la conservation de la masse.
Prenons la réaction quantitative du dichlore sur l'éthylène (je sais pas comment on fait en vrai, c'est pas grave, c'est juste pour l'exemple)
H2C=CH2 + Cl2 = ClH2C-CH2Cl
On prend pour les réactifs :
- 1 mole d'éthylène, soit 28 g
- 1 mole de Cl2, soit 71 g
On aura donc 1 mole de dichloroéthane. Sa masse molaire est de 99 g/mol, donc tu obtiens 99 g de dichloroéthane.
Bilan:
m(éthylène) + m(dichlore) = m(dichloroéthane)
28 + 71 = 99, pas de souci, la masse est donc bel et bien conservée
en revanche, 1 mole d’éthylène a bien donné 1 mole de dichloroéthane. Tout ceci n'est pas contradictoire!

Pour en revenir à notre exemple, dire n(propéne) final = n(cuméne ) final c'est complètement faux et à l'inverse des règles de chimie. Pense en terme de nombre de molécules. Si tu pars de 10 molécules de propène, et que sur ces 10 molécules, 9 réagissent avec du benzène, combien auras-tu formé de cumène? Combien te restera-t-il de propène?

[kmilln]

ah oui je viens de voir mon erreur:

quantité de propéne qui réagit= n(propéne initial) - n( propéne finla) = n (cuméne formé) = 2381-190,48= 2190,52 mol soit 262, 86 Kg il faut donc comme quantité de benzéne: 262,86 - 100 car la masse est conservé ?