Номер 1, страница 40, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 1. Сколько литров и моль аммиака требуется для получения 6,3 кг азотной кислоты, считая потери в производстве равными 15%.

Ответ: 2,63 м³.

1. Дано:

масса практически полученной азотной кислоты $m_{практ}(HNO_3) = 6,3 \; кг$

потери в производстве = 15%

Перевод в СИ:

$m_{практ}(HNO_3) = 6,3 \; кг = 6300 \; г$

Практический выход реакции $\eta = 100\% - 15\% = 85\% = 0,85$

Найти:

количество вещества аммиака $n(NH_3) - ?$

объем аммиака $V(NH_3) - ?$

Решение:

Процесс получения азотной кислоты из аммиака является многостадийным. Однако для стехиометрических расчетов можно использовать суммарное уравнение, показывающее соотношение исходного аммиака и конечного продукта — азотной кислоты:

$NH_3 + 2O_2 \rightarrow HNO_3 + H_2O$

Из данного уравнения реакции видно, что для получения 1 моль азотной кислоты ($HNO_3$) теоретически требуется 1 моль аммиака ($NH_3$). Таким образом, их молярное соотношение составляет 1:1.

$n_{теор}(NH_3) = n_{теор}(HNO_3)$

1. Рассчитаем молярную массу азотной кислоты ($HNO_3$).

$M(HNO_3) = M(H) + M(N) + 3 \cdot M(O) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \; г/моль$

2. Найдем количество вещества (в молях) азотной кислоты, которое было получено практически.

$n_{практ}(HNO_3) = \frac{m_{практ}(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{6300 \; г}{63 \; г/моль} = 100 \; моль$

3. Учтем, что потери в производстве составляют 15%, следовательно, практический выход продукта ($\eta$) равен 85% (0,85). Количество реагентов всегда рассчитывается на теоретический (100%) выход продукта. Найдем теоретическое количество вещества азотной кислоты:

$n_{теор}(HNO_3) = \frac{n_{практ}(HNO_3)}{\eta} = \frac{100 \; моль}{0,85} \approx 117,647 \; моль$

4. Согласно стехиометрическому соотношению 1:1, количество вещества аммиака, которое необходимо затратить, равно теоретическому количеству вещества азотной кислоты.

$n(NH_3) = n_{теор}(HNO_3) \approx 117,647 \; моль$

5. Рассчитаем объем требуемого аммиака. Так как в условии не указаны температура и давление, принимаем нормальные условия (н.у.), при которых молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m \approx 117,647 \; моль \cdot 22,4 \; л/моль \approx 2635,3 \; л$

6. Вопрос требует найти объем в литрах, но в образце ответа указаны кубические метры. Переведем литры в кубические метры, зная, что $1 \; м^3 = 1000 \; л$.

$V(NH_3) = \frac{2635,3 \; л}{1000 \; л/м^3} \approx 2,6353 \; м^3$

При округлении до трех значащих цифр получаем $2,64 \; м^3$. Небольшое расхождение с приведенным в задании ответом ($2,63 \; м^3$) может быть связано с округлением на промежуточных этапах или использованием slightly отличных от стандартных констант в первоисточнике.

Ответ: для получения 6,3 кг азотной кислоты требуется примерно 117,65 моль аммиака, что при нормальных условиях составляет 2635,3 литра или 2,64 $м^3$.