Первой стадией Получения азотной кислоты в промышленности является окисления аммиака кислородом.Рассчитайте объем воздуха (н.у) который необходим для получения одного кубометра н.у оксида азота 2 из аммиака если выход продукта составляет 75 %
Шаг 3: Сравним коэффициенты перед соответствующими веществами в уравнении реакции. Отметим, что при окислении 4 молекул аммиака получается 4 молекулы оксида азота 2.
Шаг 4: Теперь, зная, что выход продукта составляет 75%, мы можем рассчитать, сколько молекул оксида азота 2 получается на каждую молекулу аммиака:
75% от 4 молекул оксида азота 2 = (75/100) * 4 молекул оксида азота 2 = 3 молекулы оксида азота 2
Шаг 5: Теперь мы можем использовать полученные данные для решения задачи. Поскольку одна молекула аммиака даёт 3 молекулы оксида азота 2, для получения одного кубометра н.у оксида азота 2 необходимо знать, сколько молекул аммиака содержится в одном кубометре н.у.
Шаг 6: Воспользуемся уравнением состояния идеального газа PV = nRT для рассчета количества молей аммиака:
n = PV / RT
Где P - давление (н.у), V - объем (1 кубометр), R - универсальная газовая постоянная (0.0821 л * атм / моль * K), T - температура (в Кельвинах).
Шаг 7: Подставим известные значения в формулу:
n = (1 атм) * (1 кубометр) / (0.0821 л * атм / моль * K) * (273 К)
n = 12.21 моль аммиака в 1 кубометре н.у
Шаг 8: Теперь мы знаем, что на одну моль аммиака приходится 3 молекулы оксида азота 2, поэтому можем умножить кол-во молей аммиака на 3 для получения количества молекул оксида азота 2:
3 молекулы / моль * 12.21 моль = 36.63 молекул оксида азота 2
Шаг 9: Теперь перейдем к расчету объема воздуха, необходимого для получения 36.63 молекул оксида азота 2. Так как каждая молекула оксида азота 2 образуется путем окисления аммиака кислородом, нам нужно узнать, сколько молекул кислорода (O2) требуется.
Шаг 10: Исходя из сравнения коэффициентов перед кислородом в уравнении реакции, мы видим, что на каждые 5 молекул кислорода окисляется 4 молекулы аммиака, т.е:
4 молекулы аммиака : 5 молекул кислорода = 36.63 молекул оксида азота 2 : х молекул кислорода
Шаг 11: Решаем пропорцию:
(4/5) * х = 36.63
х = (36.63 * 5) / 4 = 45.79 молекул кислорода
Шаг 12: Теперь, зная, что 1 моль газа содержит около 6.02 * 10^23 молекул, мы можем перевести число молекул кислорода в количество молей:
45.79 молекул * (1 моль / 6.02 * 10^23 молекул) ≈ 7.61 * 10^-23 моль кислорода
Шаг 13: Воспользуемся снова уравнением состояния идеального газа:
n = PV / RT
Шаг 14: Решим формулу для объема воздуха:
V = nRT / P
V = (7.61 * 10^-23 моль) * (0.0821 л * атм / моль * K) * (273 К) / (1 атм)
V ≈ 1.83 * 10^-22 литра (или 1.83 * 10^-19 кубометра)
Таким образом, для получения одного кубометра н.у оксида азота 2 из аммиака необходим объем воздуха около 1.83 * 10^-19 кубометра.
Шаг 1: Найдем молекулярные формулы аммиака (NH3) и оксида азота 2 (NO2).
Шаг 2: Найдем уравнение химической реакции окисления аммиака кислородом:
4NH3 + 5O2 -> 4NO2 + 6H2O
Шаг 3: Сравним коэффициенты перед соответствующими веществами в уравнении реакции. Отметим, что при окислении 4 молекул аммиака получается 4 молекулы оксида азота 2.
Шаг 4: Теперь, зная, что выход продукта составляет 75%, мы можем рассчитать, сколько молекул оксида азота 2 получается на каждую молекулу аммиака:
75% от 4 молекул оксида азота 2 = (75/100) * 4 молекул оксида азота 2 = 3 молекулы оксида азота 2
Шаг 5: Теперь мы можем использовать полученные данные для решения задачи. Поскольку одна молекула аммиака даёт 3 молекулы оксида азота 2, для получения одного кубометра н.у оксида азота 2 необходимо знать, сколько молекул аммиака содержится в одном кубометре н.у.
Шаг 6: Воспользуемся уравнением состояния идеального газа PV = nRT для рассчета количества молей аммиака:
n = PV / RT
Где P - давление (н.у), V - объем (1 кубометр), R - универсальная газовая постоянная (0.0821 л * атм / моль * K), T - температура (в Кельвинах).
Шаг 7: Подставим известные значения в формулу:
n = (1 атм) * (1 кубометр) / (0.0821 л * атм / моль * K) * (273 К)
n = 12.21 моль аммиака в 1 кубометре н.у
Шаг 8: Теперь мы знаем, что на одну моль аммиака приходится 3 молекулы оксида азота 2, поэтому можем умножить кол-во молей аммиака на 3 для получения количества молекул оксида азота 2:
3 молекулы / моль * 12.21 моль = 36.63 молекул оксида азота 2
Шаг 9: Теперь перейдем к расчету объема воздуха, необходимого для получения 36.63 молекул оксида азота 2. Так как каждая молекула оксида азота 2 образуется путем окисления аммиака кислородом, нам нужно узнать, сколько молекул кислорода (O2) требуется.
Шаг 10: Исходя из сравнения коэффициентов перед кислородом в уравнении реакции, мы видим, что на каждые 5 молекул кислорода окисляется 4 молекулы аммиака, т.е:
4 молекулы аммиака : 5 молекул кислорода = 36.63 молекул оксида азота 2 : х молекул кислорода
Шаг 11: Решаем пропорцию:
(4/5) * х = 36.63
х = (36.63 * 5) / 4 = 45.79 молекул кислорода
Шаг 12: Теперь, зная, что 1 моль газа содержит около 6.02 * 10^23 молекул, мы можем перевести число молекул кислорода в количество молей:
45.79 молекул * (1 моль / 6.02 * 10^23 молекул) ≈ 7.61 * 10^-23 моль кислорода
Шаг 13: Воспользуемся снова уравнением состояния идеального газа:
n = PV / RT
Шаг 14: Решим формулу для объема воздуха:
V = nRT / P
V = (7.61 * 10^-23 моль) * (0.0821 л * атм / моль * K) * (273 К) / (1 атм)
V ≈ 1.83 * 10^-22 литра (или 1.83 * 10^-19 кубометра)
Таким образом, для получения одного кубометра н.у оксида азота 2 из аммиака необходим объем воздуха около 1.83 * 10^-19 кубометра.