Дано:
масса аммиачной селитры (m_NH4NO3) = 96 т = 96000 кг
массовая доля HNO3 (w_HNO3) = 75 % = 0,75
Найти:
объем аммиака (V_NH3) при нормальных условиях и массу раствора азотной кислоты (m_HNO3).
Решение:
1. Сначала найдем массу основного вещества в аммиачной селитре:
m_NH4NO3_active = m_NH4NO3 * w_NH4NO3
Предположим, что аммиачная селитра полностью состоит из NH4NO3, тогда:
m_NH4NO3_active = 96000 кг.
2. Запишем уравнение реакции для получения аммиачной селитры:
NH3 + HNO3 → NH4NO3
3. Из уравнения видно, что 1 моль NH3 реагирует с 1 моль HNO3 для получения 1 моль NH4NO3. Найдем молярные массы:
- Молярная масса NH4NO3:
M_NH4NO3 = M_N + 4*M_H + M_N + 3*M_O
M_N = 14 г/моль
M_H = 1 г/моль
M_O = 16 г/моль
M_NH4NO3 = 14 + 4*1 + 14 + 3*16
M_NH4NO3 = 14 + 4 + 14 + 48
M_NH4NO3 = 80 г/моль
4. Теперь найдем количество моль NH4NO3, которое соответствует 96000 кг:
n_NH4NO3 = m_NH4NO3_active / M_NH4NO3
n_NH4NO3 = 96000 кг / 0,08 кг/моль (переводим в граммы)
n_NH4NO3 = 96000000 г / 80 г/моль
n_NH4NO3 = 1200000 моль
5. Т.к. на получение 1 моль NH4NO3 требуется 1 моль NH3, то количество моль NH3 также будет равно 1200000 моль. Теперь найдем объем NH3 при нормальных условиях:
1 моль газа занимает 22,4 л, следовательно:
V_NH3 = n_NH3 * 22,4 л/моль
V_NH3 = 1200000 моль * 22,4 л/моль
V_NH3 = 26880000 л = 26880 м³
6. Теперь определим массу раствора азотной кислоты, необходимую для получения данного количества аммиачной селитры. Поскольку для получения одного моля NH4NO3 также требуется один моль HNO3:
n_HNO3_needed = n_NH4NO3 = 1200000 моль
7. Найдем массу HNO3:
Молярная масса HNO3:
M_HNO3 = M_H + M_N + 3*M_O
M_HNO3 = 1 + 14 + 3*16
M_HNO3 = 1 + 14 + 48
M_HNO3 = 63 г/моль
m_HNO3 = n_HNO3_needed * M_HNO3
m_HNO3 = 1200000 моль * 0,063 кг/моль
m_HNO3 = 75600 кг
8. Учитывая, что раствор содержит 75% HNO3, найдем массу раствора:
m_solution = m_HNO3 / w_HNO3
m_solution = 75600 кг / 0,75
m_solution = 100800 кг
Ответ:
Объем аммиака при нормальных условиях составляет 26880 м³, а масса раствора азотной кислоты с массовой долей HNO3, равной 75 %, составляет 100800 кг.