Дано:
- Масса смеси оксидов азота = 200 кг = 200000 г
- Массовая доля азота = 35,6 %
Найти:
Объем (н. у.) водорода, который можно сжечь в смеси.
Решение:
1. Найдем массу азота в смеси:
Масса азота = масса смеси * массовая доля азота
Масса азота = 200000 г * 0,356 = 71200 г
2. Определим массу оксидов азота (в данном случае - NO и NO2):
Масса оксидов = масса смеси - масса азота
Масса оксидов = 200000 г - 71200 г = 128800 г
3. Запишем реакции сгорания водорода с оксидами азота. Для 1 моль водорода реакция с NO (оксид азота(II)) выглядит так:
2H2 + 2NO → 2H2O + 2N
Для 1 моль водорода с NO2 (оксид азота(IV)):
2H2 + 2NO2 → 2H2O + 2N + O2
Из этих уравнений видно, что в обоих случаях на 2 моли H2 уходит 2 моли оксидов азота. То есть на 1 моль H2 требуется 1 моль оксидов.
4. Теперь найдем количество молей азота в смеси:
Молярная масса азота (N) = 14 г/моль
Количество молей азота = масса азота / молярная масса
Количество молей азота = 71200 г / 14 г/моль = 5085,71 моль
5. Так как для реакции необходимо, чтобы количество молей H2 было равно количеству молей NO, то:
Количество молей H2 = 5085,71 моль
6. Теперь найдем объем водорода при н. у.:
Объем H2 = количество молей H2 * 22,4 дм3/моль
Объем H2 = 5085,71 моль * 22,4 дм3/моль = 114,1 м³
Ответ:
Объем (н. у.) водорода, который можно сжечь в смеси, составляет 114,1 м³.