Дано:
- Норма внесения аммиачной воды = 60 кг на 1 гектар.
- Площадь = 200 га.
- Массовая доля аммиака в аммиачной воде = 25 %.
Найти:
- Объёмы (н. у.) водорода и азота, необходимых для получения аммиака.
Решение:
1. Рассчитаем общую массу аммиачной воды, необходимой для подкормки овощных культур:
Общая масса аммиачной воды = Норма внесения * Площадь
Общая масса аммиачной воды = 60 кг/га * 200 га = 12000 кг.
2. Рассчитаем массу аммиака в этой массе аммиачной воды:
Масса аммиака = Общая масса аммиачной воды * Массовая доля аммиака
Масса аммиака = 12000 кг * 0,25 = 3000 кг.
3. Теперь найдем, сколько моль аммиака получится из данной массы:
Молярная масса NH3 = 14 г/моль (N) + 3 г/моль (H) = 17 г/моль.
Количество молей аммиака = Масса аммиака / Молярная масса NH3
Количество молей аммиака = 3000 кг * 1000 г/кг / 17 г/моль ≈ 176470,59 моль.
4. По реакции синтеза аммиака:
N2 + 3H2 → 2NH3,
видно, что для получения 2 молей NH3 требуется 1 моль N2 и 3 моль H2. Значит, для 1 моля NH3 потребуется:
- 0,5 моль N2,
- 1,5 моль H2.
5. Рассчитаем количество молей азота и водорода, необходимых для синтеза 176470,59 моль NH3:
Количество молей N2 = Количество молей NH3 * 0,5 ≈ 176470,59 * 0,5 ≈ 88235,29 моль.
Количество молей H2 = Количество молей NH3 * 1,5 ≈ 176470,59 * 1,5 ≈ 264705,88 моль.
6. Теперь рассчитаем объемы газов (н. у.):
Объем одного моля газа при н. у. составляет 22,4 л.
Объем N2 = Количество молей N2 * 22,4 л/моль
Объем N2 = 88235,29 моль * 22,4 л/моль ≈ 1972345,53 л ≈ 1972,35 м³.
Объем H2 = Количество молей H2 * 22,4 л/моль
Объем H2 = 264705,88 моль * 22,4 л/моль ≈ 5929411,76 л ≈ 5929,41 м³.
Ответ:
Для получения аммиака, необходимого для подкормки овощных культур на 200 га, нужно взять примерно 1972,35 м³ азота и 5929,41 м³ водорода.