Какая масса водорода потребуется для производства 5.0 тонн аммиака при заданной эффективности процесса?

Arsen_2661

54

Для решения этой задачи нам нужно знать химическое соотношение между аммиаком и водородом, а также учесть эффективность процесса.

Химическое соотношение между аммиаком (NH3) и водородом (H2) следующее:
\[ \text{NH3} + 3\text{H2} \rightarrow 2\text{NH3} \]

Из данного соотношения видно, что каждая молекула аммиака требует 3 молекулы водорода.

Теперь рассмотрим эффективность процесса. Пусть эффективность процесса составляет \(x\%\) (в виде десятичной дроби), тогда мы можем выразить количество фактически использованного водорода следующим образом:
\[ \text{использованный водород} = \text{требуемый водород} \times \frac{x}{100} \]

Теперь мы можем рассчитать требуемый водород для производства 5.0 тонн аммиака.

Молярная масса аммиака (NH3) равна \(17.031 \, \text{г/моль}\).
Молярная масса водорода (H2) равна \(2.016 \, \text{г/моль}\).

Для определения требуемой массы водорода нам необходимо знать количество молей аммиака, которое требуется для производства 5.0 тонн. Мы можем рассчитать это, используя молярную массу аммиака и записанное соотношение:
\[ \text{моли аммиака} = \frac{\text{масса аммиака}}{\text{молярная масса аммиака}} \]

Таким образом, мы можем записать:
\[ \text{моли водорода} = 3 \times \text{моли аммиака} \]
\[ \text{требуемая масса водорода} = \text{моли водорода} \times \text{молярная масса водорода} \]

Теперь, чтобы решить задачу, давайте подставим известные значения и рассчитаем требуемую массу водорода.

\[ \text{масса аммиака} = 5.0 \times 10^6 \, \text{г} \]
\[ \text{моли аммиака} = \frac{5.0 \times 10^6}{17.031} \, \text{моль} \]
\[ \text{моли водорода} = 3 \times \frac{5.0 \times 10^6}{17.031} \, \text{моль} \]
\[ \text{требуемая масса водорода} = 3 \times \frac{5.0 \times 10^6}{17.031} \times 2.016 \, \text{г} \]

Подставляя значения в данное выражение, мы получим ответ. Произведите необходимые вычисления для получения численного значения.