Химия

В $1000 м^3$ азото-водородной смеси содержится $250 м^3$ азота и $750 м^3$ водорода. Синтез аммиака происходит по уравнению

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.

Если бы процесс образования аммиака проходил количественно (а это невозможно вследствие обратимости реакции), то из $1000 м^3$ стехиометрической смеси азота и водорода было бы получено $500 м^3$ аммиака. При реальном выходе реакции, равном 12 %, образуется $500 \cdot 0,12 = 60 м^3$ аммиака, что при 200 атм и $500^{\circ} С$ составляет

$n = \frac{pV}{RT} = \frac{200 \cdot 60}{0,082 \cdot 773} = 189,3$ кмоля $NH_3$.

Окисление аммиака на платиновой сетке приводит к образованию окислов азота, которые превращаются в азотную кислоту. Суммарный процесс может быть описан следующим уравнением:

$NH_3 + 2O_2 \rightarrow HNO_3 + H_2O$.

Из 1 кмоля аммиака образуется 1 кмоль, т. е. 63 кг, азотной кислоты ($М = 63$) и 1 кмоль, т. е. 18 кг воды ($M = 18$). Таким образом, по условию задачи будет получено 81 кг раствора азотной кислоты. Тогда из 189,3 кмоля аммиака будет получено $189,3 \cdot 81 = 15 333 \: кг = 15,3$ т раствора азотной кислоты.