Question

Водород в промышленности используют для получения метанола по реакции: 2H2 + СО = СH3ОH. Реакция протекает при давлении 300 · 105 Па и температуре 400 °С в присутствии катализаторов (ZnO и Cr2O3). Какую максимальную массу метанола можно получить из смеси, содержащей оксид углерода(II) массой 11,0 т и водород массой 1,70 т?

Answer 1

Дано:  
- Масса оксида углерода(II) (CO) = 11,0 т = 11000 кг  
- Масса водорода (H2) = 1,70 т = 1700 кг  

Найти:  
Максимальную массу метанола (CH3OH), которую можно получить.

Решение:  
1. Рассчитаем количество молей CO и H2.  
   Молярная масса CO = 12 г/моль (C) + 16 г/моль (O) = 28 г/моль  
   Количество молей CO = масса / молярная масса  
   Количество молей CO = 11000 кг / 0,028 кг/моль ≈ 392857,14 моль

   Молярная масса H2 = 2 г/моль  
   Количество молей H2 = масса / молярная масса  
   Количество молей H2 = 1700 кг / 0,002 кг/моль = 850000 моль

2. Из уравнения реакции:  
   2H2 + CO → CH3OH  
   видно, что на 1 моль CO требуется 2 моль H2 для получения 1 моля метанола.

3. Найдем количество метанола, которое можно получить из имеющихся реагентов.  
   По количеству молей CO, максимальное количество молей CH3OH будет равно количеству моль CO:  
   Максимальное количество молей CH3OH = 392857,14 моль (из CO)

   По количеству молей H2, максимум будет:  
   Максимальное количество молей CH3OH = 850000 моль H2 / 2 = 425000 моль (из H2)

4. Ограничивающим реагентом является тот, который даст меньшее количество продукта.  
   В данном случае это CO, поскольку 392857,14 моль < 425000 моль.  

5. Теперь найдем массу метанола (CH3OH), которую можно получить.  
   Молярная масса CH3OH = 12 г/моль (C) + 3 * 1 г/моль (H) + 16 г/моль (O) = 32 г/моль  
   Масса CH3OH = количество молей CH3OH * молярная масса  
   Масса CH3OH = 392857,14 моль * 0,032 кг/моль = 12571,43 кг

Ответ:  
Максимальная масса метанола, которую можно получить, составляет примерно 12,57 т.