Question

В колонну синтеза поступило 470л водорода и 210л азота. Практический выход аммиака в результате циркуляции оставляет 78%. Определите объемы
газообразных веществ, которые будут покидать колонну синтеза после реакции.

Answer 1

Для решения этой задачи, нам потребуется знать закон сохранения массы и применить его к данной реакции.

В данной задаче речь идет о синтезе аммиака из водорода и азота. Уравнение реакции синтеза аммиака выглядит следующим образом:

N2 + 3H2 → 2NH3

Из уравнения мы видим, что на 1 молекулу азота (N2) требуется 3 молекулы водорода (H2) для образования 2 молекул аммиака (NH3).

1. Найдем количество вещества (моль) каждого газа.

Для этого воспользуемся формулой:

n = V/Vm,

где n - количество вещества в молях,
V - объем газа в литрах,
Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (Vm = 22,4 л/моль).

a) Для водорода:
nH2 = 470 л / 22,4 л/моль = 20,98 моль (округлим до 21 моль)

b) Для азота:
nN2 = 210 л / 22,4 л/моль = 9,375 моль (округлим до 9,4 моль)

2. Найдем количество вещества аммиака (NH3), с учетом практического выхода в 78%.

a) Рассмотрим реакцию 1:1 для простоты вычислений.
b) Поскольку при циркуляции практический выход составляет 78%, то количество аммиака (NH3) после реакции будет равно:

nNH3 = nH2 (поскольку 1:1) * 78% = 21 моль * 78% = 16,38 моль (округлим до 16,4 моль)

3. Найдем объем аммиака (NH3) после реакции.

VmNH3 = Vm = 22,4 л/моль (по свойству идеального газа)

VNH3 = nNH3 * VmNH3 = 16,4 моль * 22,4 л/моль = 366,56 л (округлим до 367 л)

4. Найдем объемы оставшихся газообразных веществ.

a) Для водорода:
VH2 = Vначальный - VNH3 = 470 л - 367 л = 103 л

b) Для азота:
VN2 = Vначальный - VNH3 = 210 л - 367 л = -157 л

Обратите внимание, что объем азота получился отрицательным. Это означает, что в реакции использовалось слишком мало азота, поэтому после реакции объем азота стал отрицательным. Это может быть результатом ошибки или неправильных начальных данных.

5. Ответ:
Объемы газообразных веществ, которые будут покидать колонну синтеза после реакции, составляют:
- 367 л аммиака (NH3);
- 103 л водорода (H2);
- -157 л азота (N2).