Водород какой массы потребуется для получения аммиака массой 5,0 т, если выход аммиака составляет 94 % ?
от

1 Ответ

дано:

масса аммиака m_NH3 = 5,0 т = 5000 кг  
выход аммиака η = 94 % = 0,94  

найти:

массу водорода m_H2.

решение:

1. Находим теоретическую массу аммиака, которая должна была бы получиться без учета выхода:
   
   m_NH3_теор = m_NH3 / η
   m_NH3_теор = 5000 кг / 0,94 ≈ 5319,15 кг

2. Уравнение реакции синтеза аммиака из водорода и азота:
   
   N2 + 3 H2 -> 2 NH3

   Из уравнения видно, что 2 моль аммиака образуются из 3 моль водорода. Сначала найдем количество молей аммиака, используя молярную массу NH3:
   
   M(NH3) = 14,01 г/моль (N) + 3 * 1,008 г/моль (H) = 17,034 г/моль

   n_NH3 = m_NH3_теор / M(NH3)
   n_NH3 = 5319,15 кг / 0,017034 кг/моль ≈ 312,73 моль

3. Теперь определим количество молей водорода, необходимое для получения такого количества аммиака:
   
   n_H2 = (3/2) * n_NH3
   n_H2 = (3/2) * 312,73 моль ≈ 469,1 моль

4. Теперь найдем массу водорода с учетом его молярной массы:
   
   M(H2) = 2,016 г/моль

   m_H2 = n_H2 * M(H2)
   m_H2 = 469,1 моль * 0,002016 кг/моль ≈ 0,944 кг

ответ:

Масса водорода, необходимого для получения аммиака массой 5,0 т с выходом 94 %, составляет примерно 0,944 кг.
от