Химия
8 класс
Вопрос
Мощность печи для окисления аммиака в окись азота равна 15 т/сутки. Какое количество 45%-ной азотной кислоты в сутки можно произвести, если эффективность печи составляет 92%? Насколько возрастет производство кислоты в результате применения лучшего катализатора (платиновой сетки), повышающего эффективность до 96%? Напишите уравнения соответствующих химических реакций, происходящих в процессе получения азотной кислоты из аммиака.
Ответ
$4NH_3 + 5O_2 = 4NO + 6H_2O$,
$2NO + O_2 = 2NO_2$,
$2NO_2 + H_2O \rightleftharpoons HNO_3 + HNO_2$,
$HNO_2 + \frac{1}{2} O_2 = HNO_3$.
Из 1 моля $NH_3$ в результате приведенных реакций получается 1 моль $HNO_3$; 15 т аммиака соответствуют $15000 : 17= 882,353$ кмоля, и, следовательно, из них теоретически можно получить 882,353 кмоля $HNO_3$. В 100 г раствора 45 %-ной азотной кислоты содержится 45 г, или $45 : 63 = 0,714$ моля $HNO_3$; 1 т 45 %-ной кислоты содержит $0,714 \cdot 10 \cdot 1000 = 7140 \: молей = 7,14$ кмоля $HNO_3$.
1 т азотной кислоты содержит 7,14 кмоля $HNO_3$,
$х$ т азотной кислоты - 882,353 кмоля $HNO_3$,
$x = \frac{882,353}{7,14} = 123,58$ т 45 %-ной кислоты
при выходе 100 %. Если же выход будет 92 %, то этой кислоты получится $123,58 : 0,92 = 113,69$ т, а при выходе 96 % к этому количеству кислоты добавится еще 4,94 т раствора.