Дано:
- Объем 25%-го раствора аммиака (V(раствор)) = 1 л = 1000 см³
- Плотность раствора (ρ) = 0,9 г/см³
- Выход аммиака = 20%
Найти:
- Объемы азота и водорода, необходимые для получения аммиака.
Решение:
1. Найдем массу 25%-го раствора аммиака:
m(раствор) = V(раствор) * ρ = 1000 см³ * 0,9 г/см³ = 900 г
2. Теперь найдем массу аммиака (NH3) в растворе:
w(NH3) = 25%
m(NH3) = m(раствор) * (w(NH3) / 100) = 900 г * (25 / 100) = 225 г
3. Так как выход аммиака составляет 20%, вычислим массу аммиака, которую необходимо получить:
m(полученный NH3) = m(NH3) / выход = 225 г / 0,2 = 1125 г
4. Рассчитаем количество вещества аммиака:
Молярная масса NH3 = 14 + 3*1 = 17 г/моль
n(NH3) = m(NH3) / M(NH3) = 1125 г / 17 г/моль ≈ 66,18 моль
5. По уравнению реакции:
N2 + 3 H2 → 2 NH3
Для получения 2 моль NH3 нужно 1 моль N2 и 3 моль H2. Значит:
n(N2) = (1/2) * n(NH3) = (1/2) * 66,18 моль ≈ 33,09 моль
n(H2) = (3/2) * n(NH3) = (3/2) * 66,18 моль ≈ 99,27 моль
6. Переведём количество вещества в объем для газов при нормальных условиях (V(molar) = 22,4 л/моль):
V(N2) = n(N2) * V(molar) = 33,09 моль * 22,4 л/моль ≈ 741,6 л
V(H2) = n(H2) * V(molar) = 99,27 моль * 22,4 л/моль ≈ 2225,4 л
Ответ:
Объем азота, необходимый для получения аммиака, составляет примерно 741,6 л, объем водорода — примерно 2225,4 л.