Какой объем аммиака необходим для процесса синтеза 0.6 тонн карбамида?

Бельчонок

8

Перед тем, как мы решим эту задачу, давайте обсудим некоторые основные концепции. Карбамид, также известный как мочевина, может быть синтезирован из аммиака и углекислого газа в присутствии катализатора. Вы знаете, что для синтеза 0,6 тонны карбамида нам нужно определить объем аммиака, необходимый для этого процесса.

Первым шагом в решении этой задачи будет определение химического уравнения реакции синтеза карбамида. Химическое уравнение для данной реакции выглядит следующим образом:

\[2NH_3 + CO_2 \to NH_2CONH_2 + H_2O\]

Из уравнения видно, что для синтеза одной молекулы карбамида требуется две молекулы аммиака. Следовательно, соотношение между объемом аммиака и объемом карбамида будет 1:2.

Теперь, чтобы рассчитать требуемый объем аммиака, нам необходимо узнать молярную массу карбамида. Молярная масса карбамида (NH2CONH2) равна сумме массы одной молекулы азота (14 г/моль), четырех молекул водорода (1 г/моль каждая), одной молекулы углерода (12 г/моль) и двух молекул кислорода (16 г/моль каждая). Произведем расчет:

Молярная масса карбамида = 14 г/моль + 4 * 1 г/моль + 12 г/моль + 2 * 16 г/моль
= 60 г/моль

Теперь, зная молярную массу карбамида, мы можем рассчитать количество молей, соответствующее 0,6 тонны карбамида. Для этого воспользуемся формулой:

Количество молей = масса вещества / молярная масса

Количество молей карбамида = (0,6 тонны * 1000 кг/тонна) / 60 г/моль

Теперь мы можем установить соотношение между объемом аммиака (Vаммиака) и количеством молей аммиака (nаммиака) с использованием стехиометрического соотношения из уравнения реакции:

nаммиака : nкарбамида = Vаммиака : Vкарбамида = 1 : 2

Таким образом, мы можем выразить объем аммиака, необходимый для синтеза 0,6 тонны карбамида, с использованием полученного количества молей аммиака:

Vаммиака = (Vкарбамида * nаммиака) / nкарбамида

Теперь подставим известные значения в эту формулу:

Vаммиака = (Vкарбамида * 0,6 тонны * 1000 кг/тонна) / (60 г/моль * 2)

После подстановки и упрощения получаем выражение:

Vаммиака = Vкарбамида * 500 кг/г

Таким образом, для синтеза 0,6 тонны карбамида необходимо 500 килограммов аммиака.

Надеюсь, этот ответ ясно объясняет вашу задачу и помогает вам понять процесс синтеза карбамида. Я всегда готов помочь!