Перепишите текст вопроса, не меняя его смысл: Разработайте математический баланс производства аммиака, предполагая

Магнитный_Марсианин

37

Задача состоит в разработке математического баланса производства аммиака, учитывая, что исходная смесь содержит водород и азот в схематическом соотношении Х, а массовая доля аммиака составляет 20% от теоретического выхода аммиака. Расчет производится на массе аммиака.

Для решения задачи нам понадобятся следующие шаги:

1. Запишем уравнение реакции производства аммиака:

\[N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3\]

2. Найдем молярные массы азота (N), водорода (H) и аммиака (NH3). Молярные массы элементов можно найти в таблице молярных масс элементов:

Молярная масса азота (N) = 14 г/моль
Молярная масса водорода (H) = 1 г/моль
Молярная масса аммиака (NH3) = 17 г/моль (14 г/моль для азота + 3 г/моль для водорода)

3. Так как массовая доля аммиака составляет 20% от теоретического выхода аммиака, то можно сказать, что массовая доля аммиака в исходной смеси равна:

\[0.20 \cdot \frac{{\text{{Масса аммиака}}}}{{\text{{Масса исходной смеси}}}}\]

4. Для проведения расчетов, давайте представим, что у нас есть 100 г исходной смеси. Тогда массовая доля аммиака будет:

\[0.20 \cdot \frac{{\text{{Масса аммиака}}}}{{100 \, \text{{г}}}}\]

5. Теоретический выход аммиака будет составлять половину массы азота, так как в уравнении реакции между 1 молью N2 и 3 молями H2 образуется 2 моля NH3. Таким образом, масса аммиака равна:

\[\text{{Масса аммиака}} = \frac{{\text{{Масса азота}}}}{{2}}\]

6. Теперь мы можем объединить все формулы и посчитать массовую долю аммиака в исходной смеси:

\[0.20 \cdot \frac{{\frac{{\text{{Масса азота}}}}{{2}}}}{{100 \, \text{{г}}}}\]

7. Чтобы найти массу аммиака, нужно умножить массовую долю аммиака на массу исходной смеси. Таким образом, получаем:

\[\text{{Масса аммиака}} = 0.20 \cdot \frac{{\frac{{\text{{Масса азота}}}}{{2}}}}{{100 \, \text{{г}}}} \cdot 100 \, \text{{г}}\]

8. Запишем окончательный ответ, представив значения в нужных единицах измерения:

Массовая доля аммиака в исходной смеси, при условии, что исходная смесь содержит водород и азот в схематическом соотношении Х и массовая доля аммиака составляет 20% от теоретического выхода аммиака, рассчитывается по формуле:

\[\text{{Массовая доля аммиака}} = 0.20 \cdot \frac{{\frac{{\text{{Масса азота}}}}{{2}}}}{{100 \, \text{{г}}}} \cdot 100 \, \text{{г}}\]

При необходимости, замените символ "Х" на конкретное значение. Эта формула позволяет рассчитать массовую долю аммиака в исходной смеси.