Дано:
- Объем воздуха: 100 м³
- Объемная доля азота в воздухе: 79,4 %
- Массовая доля HNO3 в растворе: 65,8 %
Найти: максимальная масса раствора HNO3.
Решение:
1. Найдем объем азота в воздухе:
Объем N2 = 100 м³ * 79,4 % = 100 м³ * 0,794 = 79,4 м³
2. Переведем объем азота в нормальные условия в молекулы (в моль).
При нормальных условиях 1 м³ газа содержит 44,64 моль.
Следовательно, количество моль N2 = 79,4 м³ * 44,64 моль/м³ ≈ 3545,62 моль
3. Определим количество атомов азота:
В одной молекуле N2 содержится 2 атома азота, значит, количество моль атомов N будет:
Количество моль N = 3545,62 моль * 2 = 7091,24 моль
4. Рассчитаем массу полученного азота:
Молярная масса N ≈ 14 г/моль
Масса N = 7091,24 моль * 14 г/моль ≈ 99375,36 г = 99,38 кг
5. Определим максимально возможную массу HNO3, которую можно получить из азота. Для этого используем реакцию получения HNO3 из N2:
4 NH3 + 5 O2 + 3 N2 → 6 HNO3
Отсюда видно, что 3 моль N2 дают 6 моль HNO3, следовательно, из 1 моль N2 можно получить 2 моль HNO3.
Количество моль HNO3, которое можно получить из 7091,24 моль N2:
Количество моль HNO3 = 7091,24 моль * (2 / 3) ≈ 4720,83 моль
6. Теперь найдем массу полученного HNO3:
Молярная масса HNO3 ≈ 63 г/моль
Масса HNO3 = 4720,83 моль * 63 г/моль ≈ 297,38 кг
7. Рассчитаем массу раствора с массовой долей HNO3 65,8 %:
Масса раствора = Масса HNO3 / (массовая доля HNO3)
Масса раствора = 297,38 кг / 0,658 ≈ 452,00 кг
Ответ: Максимальная масса раствора с массовой долей HNO3 65,8 %, которую можно получить из 100 м³ воздуха, составляет примерно 452,00 кг.