Дано:
- Масса аммиачной селитры (конечного продукта) = 5,44 т = 5440 кг.
- Массовая доля нитрата аммония в селитре = 96 %.
- Массовая доля концентрированной азотной кислоты = 90,0 %.
- Потери при производстве = 1,56 %.
Найти:
- Массы аммиака и концентрированной азотной кислоты, необходимые для получения 5,44 т аммиачной селитры.
Решение:
1. Рассчитаем массу аммиачной селитры с учетом потерь:
Масса продукта без потерь = Масса конечного продукта / (1 - Потери)
Масса продукта без потерь = 5440 кг / (1 - 0,0156) ≈ 5440 кг / 0,9844 ≈ 5520,95 кг.
2. Рассчитаем массу нитрата аммония в готовом продукте:
Масса нитрата аммония = Масса продукта без потерь * Массовая доля нитрата аммония
Масса нитрата аммония = 5520,95 кг * 0,96 ≈ 5299,71 кг.
3. Рассчитаем массу аммиака и концентрированной азотной кислоты, необходимых для синтеза нитрата аммония:
Нитрат аммония (NH4NO3) образуется по реакции:
NH3 + HNO3 → NH4NO3.
Это указывает на то, что 1 моль аммиака реагирует с 1 моль азотной кислоты для получения 1 моль нитрата аммония.
4. Найдем отношение масс:
Молярная масса NH3 = 14 г/моль (N) + 3 г/моль (H) = 17 г/моль.
Молярная масса HNO3 = 14 г/моль (N) + 1 г/моль (H) + 3 * 16 г/моль (O) = 63 г/моль.
Молярная масса NH4NO3 = 14 г/моль (N) + 4 г/моль (H) + 3 * 16 г/моль (O) = 80 г/моль.
5. Теперь рассчитаем массы аммиака и азотной кислоты, необходимых для получения 5299,71 кг нитрата аммония:
- Масса аммиака:
Масса аммиака = (Масса нитрата аммония) * (Молярная масса NH3) / (Молярная масса NH4NO3)
Масса аммиака = 5299,71 кг * (17 г/моль / 80 г/моль) = 5299,71 кг * (0,2125) ≈ 1125,25 кг.
- Масса азотной кислоты:
Масса азотной кислоты = (Масса нитрата аммония) * (Молярная масса HNO3) / (Молярная масса NH4NO3)
Масса азотной кислоты = 5299,71 кг * (63 г/моль / 80 г/моль) = 5299,71 кг * (0,7875) ≈ 4168,29 кг.
6. Учитывая массовую долю концентрированной азотной кислоты (90,0 %), найдем необходимую массу концентрированной азотной кислоты:
Масса концентрированной HNO3 = Масса азотной кислоты / (Массовая доля HNO3)
Масса концентрированной HNO3 = 4168,29 кг / 0,90 ≈ 4620,32 кг.
Ответ:
Для приготовления 5,44 т аммиачной селитры необходимо взять примерно 1125,25 кг аммиака и 4620,32 кг концентрированной азотной кислоты.