Номер 1, страница 33, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Вычислите массу 60%-ной азотной кислоты, которую можно получить из 340 кг аммиака.

Ответ: 2100 кг.

1. Дано:

$m(NH_3) = 340$ кг

$\omega(HNO_3) = 60\% = 0.6$

Найти:

$m(\text{р-ра } HNO_3)$ - ?

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции. Промышленное получение азотной кислоты из аммиака — это многостадийный процесс, но для стехиометрических расчетов можно использовать суммарное уравнение, которое показывает, что из 1 моля аммиака образуется 1 моль азотной кислоты (при 100% выходе):

$NH_3 + 2O_2 \rightarrow HNO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы аммиака ($NH_3$) и азотной кислоты ($HNO_3$). Для удобства расчетов с большими массами будем использовать единицы кг/кмоль.

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

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

3. Найдем количество вещества аммиака (в киломолях), содержащееся в 340 кг:

$\nu(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{340 \ \text{кг}}{17 \ \text{кг/кмоль}} = 20$ кмоль

4. Согласно стехиометрии реакции (соотношение 1:1), количество вещества полученной азотной кислоты равно количеству вещества исходного аммиака:

$\nu(HNO_3) = \nu(NH_3) = 20$ кмоль

5. Вычислим массу чистой (100%) азотной кислоты, которую можно теоретически получить из 20 кмоль:

$m_{\text{чист.}}(HNO_3) = \nu(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 20 \ \text{кмоль} \cdot 63 \ \text{кг/кмоль} = 1260$ кг

6. Масса полученной чистой азотной кислоты составляет 1260 кг. Эта масса является массой растворенного вещества в 60%-ном растворе. Найдем массу всего раствора по формуле массовой доли:

$\omega(HNO_3) = \frac{m_{\text{чист.}}(HNO_3)}{m(\text{р-ра } HNO_3)}$

Выразим из формулы массу раствора:

$m(\text{р-ра } HNO_3) = \frac{m_{\text{чист.}}(HNO_3)}{\omega(HNO_3)} = \frac{1260 \ \text{кг}}{0.6} = 2100$ кг

Ответ: масса 60%-ной азотной кислоты, которую можно получить, составляет 2100 кг.