Объём воздуха для получения 2 м3 аммиака
В каком объёме воздуха содержится количество азота, достаточное для получения 2 м3 аммиака (н. у.), если в реакцию с водородом вступает 20% азота?
Дано
`V(NH_3) = 2 text{ м}^3`
`φ_text{прореаг.}(N_2) = 20%`
`φ(N_2) = 78%`
Найти
`V(возд.) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции синтеза аммиака:
`N_2 + 3H_2 = 2NH_3`
Найдём количество вещества аммиака:
`n(NH_3) = (V(NH_3))/V_m = 2/22.4 = 0.08929 text{ кмоль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества азота в 2 раза меньше количества аммиака:
`n_text{прореаг.}(N_2) = (n(NH_3))/2 = 0.08929/2 = 0.04464 text{ кмоль}`
Найдём количество азота, которое необходимо взять, учитывая, что в реакцию вступает только 20%:
`n_text{исх.}(N_2) = (100*n_text{прореаг.}(N_2))/(φ_text{прореаг.}(N_2)) = (100*0.04464)/20 = 0.2232 text{ кмоль}`
Найдём объём исходного азота при н.у.:
`V_text{исх.}(N_2) = n_text{исх.}(N_2)*V_m = 0.2232*22.4 = 5 text{ м}^3`
Рассчитаем объём воздуха, содержащий найденный объём азота:
`V(возд.) = (100*V_text{исх.}(N_2))/(φ(N_2)) = (100*5)/78 = 6.41 text{ м}^3`
Ответ
`V(возд.) = 6.41 text{ м}^3`