Смесь кислорода с аммиаком, в которой массовая доля кислорода составляла 73,85%, пропустили над платино-родиевым катализатором.


Смесь кислорода с аммиаком, в которой массовая доля кислорода составляла 73,85%, пропустили над платино-родиевым катализатором. Полученную смесь веществ выдерживали в закрытом сосуде до прекращения всех химических реакций. Определите массовые доли веществ в образовавшемся растворе, если в первом процессе в реакцию вступает только 75% аммиака и не образуется никаких побочных продуктов.
от

1 Ответ

Дано:
ω(O2) = 0.7385

Найти:
ω(HNO3), ω(H2O), ω(NH3) в конечном растворе

Решение:

Пусть общая масса смеси равна 100 г. Тогда масса кислорода m(O2) = 73.85 г, а масса аммиака m(NH3) = 100 г - 73.85 г = 26.15 г.

n(O2) = m(O2)/M(O2) = 73.85 г / 32 г/моль = 2.308 моль n(NH3) = m(NH3)/M(NH3) = 26.15 г / 17 г/моль = 1.538 моль

Реакция окисления аммиака (с учетом того, что реагирует 75% аммиака):

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

Реагирует 0.75 * 1.538 моль = 1.154 моль NH3

Из уравнения реакции:

n(NO) = n(NH3) = 1.154 моль n(O2) реагирует = (5/4) * 1.154 моль = 1.443 моль n(H2O) = (6/4) * 1.154 моль = 1.731 моль

Остаток кислорода: n(O2) остаток = 2.308 моль - 1.443 моль = 0.865 моль

Окисление NO до HNO3:
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3

n(O2) необходимо = (3/4) * 1.154 моль = 0.866 моль (практически равно остатку)
n(HNO3) = n(NO) = 1.154 моль n(H2O) = 1.731 моль + (2/4) * 1.154 моль = 2.32 моль
Остаток NH3 = 0.25 * 1.538 моль = 0.385 моль

m(HNO3) = 1.154 моль * 63 г/моль = 72.6 г m(H2O) = 2.32 моль * 18 г/моль = 41.8 г m(NH3) = 0.385 моль * 17 г/моль = 6.5 г

ω(HNO3) = 72.6 г / (72.6 г + 41.8 г + 6.5 г) * 100% ≈ 62.7% ω(H2O) = 41.8 г / (72.6 г + 41.8 г + 6.5 г) * 100% ≈ 36.2% ω(NH3) = 6.5 г / (72.6 г + 41.8 г + 6.5 г) * 100% ≈ 5.1%

Ответ:
ω(HNO3) ≈ 62.7% ω(H2O) ≈ 36.2% ω(NH3) ≈ 5.1%
от

Похожие вопросы