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.