Каков объем, требуемый для каталитического окисления 20 л аммиака в воздухе с объемной долей кислорода 21% (н. у.)?

Laska_2426

35

Для решения этой задачи, нам понадобится стехиометрическое соотношение между аммиаком (NH₃) и кислородом (O₂), а также знание объемного закона Гей-Люссака.

1. Составим балансовое уравнение для реакции каталитического окисления аммиака (NH₃) кислородом (O₂):

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Из уравнения видно, что между аммиаком и кислородом существует стехиометрическое соотношение 4:5.

2. Дано, что объемная доля кислорода в воздухе составляет 21% (н. у.). Это означает, что в 100 л воздуха содержится 21 л кислорода.

3. Нам необходимо найти объем аммиака, требуемый для окисления 20 л аммиака. Но сначала нужно привести объем кислорода к соответствующему объему аммиака.

4. Используем закон Гей-Люссака, согласно которому для газовых реакций отношение объемов реагирующих газов и их продуктов постоянно и соответствует коэффициентам в сбалансированном уравнении реакции.

Можем составить пропорцию:

\(\frac{{\text{{объем кислорода}}}}{{\text{{объем аммиака}}}} = \frac{{21}}{{4}} = \frac{{\text{{требуемый объем кислорода}}}}{{20}}\)

Для нахождения объема кислорода, умножим объем аммиака на \( \frac{{21}}{{4}} \):

\(\text{{требуемый объем кислорода}} = 20 \cdot \frac{{21}}{{4}}\)

5. Найдем объем аммиака, требуемый для каталитического окисления:

\(\text{{Объем аммиака}} = 20 + \text{{требуемый объем кислорода}}\)

Подставим значение требуемого объема кислорода:

\(\text{{Объем аммиака}} = 20 + 20 \cdot \frac{{21}}{{4}}\)

Рассчитываем:

\(\text{{Объем аммиака}} = 20 + 20 \cdot \frac{{21}}{{4}} = 80 + 105 = 185\) л

Таким образом, для каталитического окисления 20 л аммиака в воздухе с объемной долей кислорода 21% (н. у.) потребуется объем аммиака, равный 185 л.