Question

Какой объем аммиака (н.у.)потребуется для получения 1т аммиачной селитры с выходом 60 %

Answer 1

Для расчета объема аммиака (нормальных условиях, Н.У.) для производства 1 тонны аммиачной селитры с известным выходом в 60%, нужно учесть реакцию образования аммиачной селитры и стехиометрические коэффициенты.

Сначала, нужно определить, какая реакция приводит к образованию аммиачной селитры. Процесс производства аммиачной селитры может происходить, например, через реакцию аммиака с кислородом в воде:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

После этого окисление аммиака происходит в присутствии катализатора, образуя оксид азота (II) (NO), который далее окисляется до оксида азота (IV) (NO2):

2 NO + O2 → 2 NO2

Далее образовавшиеся оксиды азота реагируют с водой и образуют азотную кислоту:

3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

С полученной азотной кислоты происходит реакция с аммиаком:

HNO3 + NH3 → NH4NO3

С учетом данной последовательности реакций и зная, что выход составляет 60%, мы можем использовать стехиометрию реакции для расчета необходимого количества аммиака.

Рассмотрим последнюю реакцию:

HNO3 + NH3 → NH4NO3

Молярная масса NH3 (аммиака) = 17 г/моль Молярная масса NH4NO3 (аммиачной селитры) = 80 г/моль

Уравнение показывает, что для каждой молекулы аммиака требуется одна молекула азотной кислоты для образования аммиачной селитры.

Таким образом, чтобы получить 1 тонну аммиачной селитры (1000 кг) с выходом 60%, нужно рассчитать количество аммиака, необходимое для образования этого количества аммиачной селитры.

Масса NH4NO3, необходимая для производства 1 тонны с учетом выхода 60%: Масса NH4NO3 = 1000 кг × (1 / 0.6) = 1666.67 кг

Теперь можно рассчитать количество аммиака, которое потребуется:

Масса NH4NO3 / молярная масса NH4NO3 = количество молей NH4NO3 Количество молей NH4NO3 = 1666.67 кг / 80 г/моль = 20.833 моль

Так как стехиометрия реакции 1:1 между NH3 и NH4NO3, количество молей аммиака будет таким же: 20.833 моль.

Теперь нужно перевести количество молей аммиака в объем аммиака при нормальных условиях (Н.У.) с использованием уравнения состояния идеального газа (PV = nRT).

Объем аммиака = количество молей × объем моля = 20.833 моль × 24 л/моль (при Н.У.) Объем аммиака ≈ 500 л

Итак, для получения 1 тонны аммиачной селитры с выходом 60% потребуется примерно 500 л аммиака при нормальных условиях.