Номер 9, страница 328 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 69. Научные принципы организации химического производства. Глава 7. Химическая технология - номер 9, страница 328.

Условие.

9. При производстве нитрата аммония из аммиака и азотной кислоты практический выход продукта составляет 98%. Определите массу нитрата аммония, который можно получить из 1 т 50%-й азотной кислоты.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Практический выход продукта, $\eta = 98\%$

Масса раствора азотной кислоты, $m_{р-ра}(HNO_3) = 1 \text{ т}$

Массовая доля азотной кислоты, $\omega(HNO_3) = 50\%$

Перевод в систему СИ:

$m_{р-ра}(HNO_3) = 1 \text{ т} = 1000 \text{ кг}$

Найти:

Массу практически полученного нитрата аммония, $m_{практ.}(NH_4NO_3) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия аммиака с азотной кислотой:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

Согласно уравнению, из 1 моль азотной кислоты образуется 1 моль нитрата аммония.

2. Рассчитаем массу чистой азотной кислоты ($HNO_3$) в 1 тонне 50%-го раствора:

$m(HNO_3) = m_{р-ра}(HNO_3) \cdot \omega(HNO_3)$

$m(HNO_3) = 1000 \text{ кг} \cdot 0.50 = 500 \text{ кг}$

3. Вычислим молярные массы азотной кислоты и нитрата аммония:

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

$M(NH_4NO_3) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль} = 80 \text{ кг/кмоль}$

4. Определим теоретически возможную массу нитрата аммония ($m_{теор.}$), которую можно получить из 500 кг азотной кислоты. Составим пропорцию на основе уравнения реакции:

Из $63 \text{ кг } HNO_3$ образуется $80 \text{ кг } NH_4NO_3$.

Из $500 \text{ кг } HNO_3$ образуется $x \text{ кг } NH_4NO_3$.

$x = m_{теор.}(NH_4NO_3) = \frac{500 \text{ кг} \cdot 80 \text{ кг}}{63 \text{ кг}} \approx 634.92 \text{ кг}$

5. Рассчитаем практическую массу нитрата аммония, учитывая, что практический выход составляет 98%:

$m_{практ.}(NH_4NO_3) = m_{теор.}(NH_4NO_3) \cdot \eta$

$m_{практ.}(NH_4NO_3) \approx 634.92 \text{ кг} \cdot 0.98 \approx 622.22 \text{ кг}$

Ответ: масса нитрата аммония, который можно получить, составляет 622,22 кг.