Масса азота и водорода для 100 л 25% раствора аммиака
Вычислите массу азота и массу водорода, необходимые для синтеза аммиака, необходимого для приготовления 100 л аммиачной воды (25%-го раствора аммиака). Плотность аммиачной воды составляет 0,9 г/мл, выход аммиака примите равным 20% от теоретически возможного.
Дано
`V(аммиач. воды) = 100 text{ л} = 100000 text{ мл}`
`ω(NH_3) = 25%`
`ρ(аммиач. воды) = 0.9 text{ г/мл}`
`η(NH_3) = 20%`
Найти
`m(N_2) = text{ ?}`
`m(H_2) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции синтеза аммиака:
`N_2 + 3H_2 = 2NH_3`
Найдём массу аммиачной воды:
`m(аммиач. воды) = ρ(аммиач. воды)*V(аммиач. воды) = 0.9*100000 = 90000 text{ г} = 90 text{ кг}`
Найдём массу аммиака в этом растворе:
`m_text{практ.}(NH_3) = (ω(NH_3)*m(аммиач. воды))/100 = (25*90)/100 = 22.5 text{ кг}`
Учитывая выход 20%, найдём теоретическую массу аммиака, которую нужно было бы получить:
`m_text{теор.}(NH_3) = (100*m_text{практ.}(NH_3))/(η(NH_3)) = (100*22.5)/20 = 112.5 text{ кг}`
Найдём количество вещества теоретического аммиака:
`n_text{теор.}(NH_3) = (m_text{теор.}(NH_3))/(M(NH_3)) = 112.5/17 = 6.618 text{ кмоль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества азота в 2 раза меньше количества аммиака:
`n(N_2) = (n_text{теор.}(NH_3))/2 = 6.618/2 = 3.309 text{ кмоль}`
Найдём массу азота:
`m(N_2) = n(N_2)*M(N_2) = 3.309*28 = 92.65 text{ кг}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества водорода в 3 раза больше количества азота:
`n(H_2) = 3*n(N_2) = 3*3.309 = 9.927 text{ кмоль}`
Найдём массу водорода:
`m(H_2) = n(H_2)*M(H_2) = 9.927*2 = 19.85 text{ кг}`
Ответ
`m(N_2) = 92.65 text{ кг}`
`m(H_2) = 19.85 text{ кг}`