Question

Какой объём (н. у.) аммиака может быть израсходован для промышленного получения 6,3 т азотной кислоты, если выход процесса составляет 5%?

Answer 1

Дано:

m(HNO₃)=6,3т.=6300кг.

ω%(выход HNO₃ )=5%

Vm=22,4м³/кмоль

-----------------------------------

V(NH₃)-?

Решение:

1. M(HNO₃)=63кг./кмоль

2. n₁(HNO₃)=m(HNO₃)÷M(HNO₃)=6300кг.÷63кг./моль=100кмоль

3. NH₃ + 2О₂ = HNO₃ + Н₂О

по уравнению реакции:

n(NH₃)=n(HNO₃)=1кмоль

по уравнению условию задачи:

n₁(NH₃)=n₁(HNO₃)=100кмоль

3. Определим объем аммиака количеством вещества 100кмоль:

V(NH₃)=n₁(NH₃)хVm=100кмольх22,4м³/кмоль=2240м³

4. Определим теоретический выход азотной кислоты:

M(HNO₃)=63кг./кмоль

m(HNO₃)= n₁(HNO₃)xM(HNO₃)=100кмольх 63кг./моль=6300кг.

 5. Определим практический выход азотной кислоты:

m₁(HNO₃)=  ω%(выхода HNO₃) хm(HNO₃)÷100%= =5%×6300кг.÷100%=315кг.

7. Для получения 6,3т. азотной кислоты с выходом процесса  5% израсходуется 2240м³ аммиака.

Answer 2

Для решения этой задачи, нужно использовать уравнение химической реакции преобразования аммиака (NH₃) в азотную кислоту (HNO₃):

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O

Из уравнения видно, что для образования 4 молекул азотной кислоты (HNO₃), необходимо 4 молекулы аммиака (NH₃). Молекулярные массы аммиака и азотной кислоты равны, соответственно, приблизительно 17 г/моль и 63 г/моль.

Теперь найдем количество молей азотной кислоты, которое нужно получить:

Масса азотной кислоты = 6,3 т = 6300 кг Молярная масса азотной кислоты (HNO₃) = 63 г/моль

Количество молей азотной кислоты = Масса / Молярная масса Количество молей азотной кислоты = 6300000 г / 63 г/моль ≈ 100000 моль

Так как выход процесса составляет 5%, то реальное количество молей азотной кислоты будет:

Реальное количество молей азотной кислоты = 100000 моль * 0,05 ≈ 5000 моль

Так как 4 молекулы аммиака (NH₃) дают 4 молекулы азотной кислоты (HNO₃), то количество молей аммиака, которое необходимо израсходовать, будет равно реальному количеству молей азотной кислоты:

Объем аммиака = 5000 моль

Приближенно можно считать, что объем 1 моль газа при нормальных условиях (0°C, 1 атм) равен 22,4 литра:

Объем аммиака ≈ 5000 моль * 22,4 л/моль ≈ 112000 литров

Таким образом, для промышленного получения 6,3 тонн азотной кислоты при выходе процесса 5%, потребуется израсходовать приблизительно 112 000 литров аммиака.