Номер 2, страница 160, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Какую массу азотной кислоты с массовой долей кислоты 60% можно получить из аммиака массой 680 кг? Выход продукта 80%.

Дано:

$m(NH_3) = 680 \text{ кг}$

$\omega(HNO_3) = 60\% = 0,60$

$\eta = 80\% = 0,80$

Найти:

$m_{р-ра}(HNO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем суммарное уравнение реакции получения азотной кислоты из аммиака. Процесс многостадийный, но для стехиометрических расчетов можно использовать итоговое уравнение:

$NH_3 + 2O_2 \rightarrow HNO_3 + H_2O$

Из уравнения видно, что из 1 моля аммиака теоретически можно получить 1 моль азотной кислоты. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

2. Рассчитаем молярные массы аммиака ($NH_3$) и азотной кислоты ($HNO_3$). Для удобства расчетов будем использовать килограммы (кг) и киломоли (кмоль):

$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ кг/кмоль}$

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ кг/кмоль}$

3. Найдем количество вещества аммиака, вступившего в реакцию:

$n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{680 \text{ кг}}{17 \text{ кг/кмоль}} = 40 \text{ кмоль}$

4. Определим теоретическое количество вещества азотной кислоты, которое можно получить, исходя из стехиометрического соотношения 1:1:

$n_{теор}(HNO_3) = n(NH_3) = 40 \text{ кмоль}$

5. Рассчитаем теоретическую массу азотной кислоты (массу, которую можно было бы получить при 100% выходе):

$m_{теор}(HNO_3) = n_{теор}(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 40 \text{ кмоль} \cdot 63 \text{ кг/кмоль} = 2520 \text{ кг}$

6. Учтем практический выход продукта, который составляет 80% (или 0,80), чтобы найти реальную массу полученной чистой азотной кислоты:

$m_{практ}(HNO_3) = m_{теор}(HNO_3) \cdot \eta = 2520 \text{ кг} \cdot 0,80 = 2016 \text{ кг}$

7. Полученные 2016 кг — это масса чистого вещества $HNO_3$. Теперь найдем массу 60%-го раствора, в котором содержится эта масса кислоты. Массовая доля ($\omega$) вещества в растворе рассчитывается по формуле:

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

Отсюда выразим и рассчитаем массу раствора:

$m_{р-ра}(HNO_3) = \frac{m_{практ}(HNO_3)}{\omega(HNO_3)} = \frac{2016 \text{ кг}}{0,60} = 3360 \text{ кг}$

Ответ: можно получить 3360 кг 60%-го раствора азотной кислоты.