Сколько водорода, азота и кислорода нужно потратить для получения 150,8 кг азотной кислоты, если выход в реакции

Vechnaya_Mechta

12

Давайте решим данную задачу. Мы хотим узнать, сколько водорода, азота и кислорода необходимо для получения 150,8 кг азотной кислоты. Для этого, мы сперва рассчитаем молярную массу азотной кислоты.

Молярная масса азотной кислоты (HNO3) составляет:
\( H = 1, \) \( N = 14, \) \( O = 16 \)
1 атом водорода + 1 атом азота + 3 атома кислорода
Молярная масса азотной кислоты:
\( 1 \times 1 + 14 \times 1 + 16 \times 3 = 63 \) г/моль

Теперь мы можем рассчитать количество молей азотной кислоты в 150,8 кг, используя следующую формулу:
\[ \text{{масса вещества (в кг)}} = \frac{{\text{{молекулярная масса вещества (в г/моль)}} \times \text{{количество молей вещества}}}}{{1000 \text{{ (г/кг)}}}} \]

Подставляя значения, получаем:
\[ 150,8 = \frac{{63 \times \text{{количество молей азотной кислоты}}}}{{1000}} \]
\[ \text{{количество молей азотной кислоты}} = \frac{{150,8 \times 1000}}{{63}} \approx 2398,41 \text{{ моль}} \]

Далее, мы учтем выходы реакций в процентах, чтобы определить необходимые количества веществ. Выход реакции показывает, сколько молярных масс вещества азотной кислоты получается из каждого моля вещества:

- Выход синтеза аммиака: 70%, это означает, что из каждого моля вещества, получается 0,7 моля азотной кислоты.
\[ \text{{количество молей аммиака}} = 0,7 \times \text{{количество молей азотной кислоты}} \approx 1678,89 \text{{ моль}} \]

- Выход каталитического окисления аммиака до оксида азота (2): 90%, это означает, что из каждого моля вещества, получается 0,9 моля азотной кислоты.
\[ \text{{количество молей оксида азота(2)}} = 0,9 \times \text{{количество молей аммиака}} = 0,9 \times 1678,89 \approx 1510 \text{{ моль}} \]

- Выход окисления оксида азота (2) до оксида азота (4): 100%, это означает, что из каждого моля вещества, получается 1 моль азотной кислоты.
\[ \text{{количество молей оксида азота(4)}} = \text{{количество молей оксида азота(2)}} \approx 1510 \text{{ моль}} \]

- Выход реакции оксида азота (4) с водой и кислородом: 100%, это означает, что из каждого моля вещества, получается 1 моль азотной кислоты.
\[ \text{{количество молей водорода}} = \text{{количество молей оксида азота(4)}} \approx 1510 \text{{ моль}} \]
\[ \text{{количество молей кислорода}} = \text{{количество молей оксида азота(4)}} \approx 1510 \text{{ моль}} \]

Итак, для получения 150,8 кг азотной кислоты, нам потребуется примерно:
- 1678,89 моль аммиака,
- 1510 моль оксида азота(2),
- 1510 моль оксида азота(4),
- 1510 моль водорода,
- 1510 моль кислорода.