Дано:
1. Необходимая масса аммиачной селитры (NH4NO3) = 300 кг.
2. Потери производства = 10%.
Найти: массы аммиака (NH3) и азотной кислоты (HNO3), необходимые для получения указанного количества аммиачной селитры.
Решение:
1. Учитываем потери производства:
Масса получаемой аммиачной селитры с учетом потерь:
Масса (NH4NO3) без потерь = 300 кг / (1 - 0.10) = 300 кг / 0.90 ≈ 333.33 кг.
2. Рассчитаем молекулярные массы реагентов и продукта:
- Молекулярная масса аммиачной селитры (NH4NO3):
Азот (N): 14 г/моль × 2 = 28 г/моль
Водород (H): 1 г/моль × 4 = 4 г/моль
Кислород (O): 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
ММ(NH4NO3) = 28 + 4 + 48 = 80 г/моль.
- Молекулярная масса аммиака (NH3):
Азот (N): 14 г/моль = 14 г/моль
Водород (H): 1 г/моль × 3 = 3 г/моль
ММ(NH3) = 14 + 3 = 17 г/моль.
- Молекулярная масса азотной кислоты (HNO3):
Азот (N): 14 г/моль = 14 г/моль
Водород (H): 1 г/моль = 1 г/моль
Кислород (O): 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
ММ(HNO3) = 14 + 1 + 48 = 63 г/моль.
3. Реакция получения аммиачной селитры:
NH3 + HNO3 → NH4NO3.
Из уравнения видно, что 1 моль аммиака реагирует с 1 моль азотной кислоты для получения 1 моля аммиачной селитры.
4. Найдем количество моль аммиачной селитры:
n(NH4NO3) = масса / ММ = 333.33 кг / 0.08 кг/моль ≈ 4166.63 моль.
5. Для получения 4166.63 моль аммиачной селитры потребуется:
- Аммиак: 4166.63 моль.
- Азотная кислота: 4166.63 моль.
6. Рассчитаем массу аммиака и азотной кислоты:
Масса NH3 = n(NH3) × ММ(NH3) = 4166.63 моль × 0.017 кг/моль ≈ 70.83 кг.
Масса HNO3 = n(HNO3) × ММ(HNO3) = 4166.63 моль × 0.063 кг/моль ≈ 262.50 кг.
Ответ: Для получения 300 кг аммиачной селитры необходимо взять около 70.83 кг аммиака и 262.50 кг азотной кислоты.