Химия

Окисление аммиака происходит по уравнению

$4NH_3 + 5O_2 = 4NO + 6H_2O$

(побочными продуктами реакции являются азот и высшие окислы азота).

Промывные склянки следует расположить в следующем порядке: а) $CaCl_2$ - поглощение воды; б) $H_2SO_4$ - поглощение аммиака.

(Выбор осушителя произведен неудачно, так как аммиак с $CaCl_2$ также образует молекулярные комплексы. Для поглощения паров воды следовало бы взять твердую щелочь или окись кальция, которые инертны по отношению к аммиаку, Кроме того, серная кислота, впрочем, как и указанные агенты основного характера, будет поглощать также и высшие окислы азота.).

Из условия задачи следует, что в состав полученной газовой смеси входят 10 % паров воды и 2 % аммиака (по объему). После очистки остается смесь $NO$ и $N_2$. Легко убедиться, что кислород взят в избытке. Он окисляет $NO$ до $NO_2$:

$2NO + O_2 = 2NO_2$.

Образовавшаяся $NO_2$ реагирует с концентрированным раствором щелочи

$3NO_2 + 2KOH = 2KNO_3+ NO + H_2O$.

Выделяющаяся в процессе реакции окись азота вновь окисляется кислородом и реагирует с раствором щелочи до полного удаления из газовой смеси. Суммарный процесс описывается уравнением

$4NO_2 + O_2 + KOH = 4KNO_3 + 2H_2O$.

Избыток кислорода удаляется белым фосфором. Оставшийся газ ($800 см^3$) представляет собой чистый азот, причем 0,25 % из этого количества азота образовалось при окислении аммиака, а 99,75 % (т. е. $798 см^3$) внесено с атмосферам воздухом.

Таким образом, в состав газа после окисления входят 80 % $N_2$, 10 % паров $H_2O$, 2 % аммиака и 8 % $NO$ (содержание $NO$ вычисляется по разности).

Объем аммиака, необходимый для получения $1000 cм^3$ такой газовой смеси, равен $80 + 20 + 2 \cdot 2 = 104 см^3$, из которых $80 см^3$ окисляется до $NO$. Следовательно, выход процесса равен $80 : 104 = 0,77$, или 77 %.