Газовые законы. Газовые смеси. Задача 8

by Андрей М

Смесь аммиака с кислородом, имеющую плотность по водороду 13, пропустили над платино-родиевым катализатором. Полученную смесь веществ при небольшом нагревании выдерживали в закрытом сосуде до прекращения всех химических реакций, затем охладили. Определите состав полученного раствора (в массовых долях),если известно, что при каталитическом окислении аммиака не происходит никаких побочных процессов и что выход в этой реакции в расчете на аммиак составляет 80%.

1. Допустим имелся 1 моль исходной газовой смеси, и рассчитаем ее состав:

Пусть х моль – n(NH3) и у моль – n(O2)

Мср = 13∙2=26 г\моль. Составим систему уравнений:

Отсюда, х = 0,4 моль; у = 0,6 моль

2. Записываем уравнения химических реакций и проставляя кол-во реагирующих и образующихся веществ с учетом избытка и недостатка, учитывая, что выход первой реакции 80%:

Было                         0,4           0,6

4NH3 + 5O2  =      4NO↑ + 6H2O + (O2) + (NH3)            (1)

Прореагировало    0,32      0,4  стало    0,32              0,48      0,2         0,08

Было                          0,32    0,2

NO + O2      =     NO2 + (O2)                                                (2)

Прореагировало    0,32 0,16  стало  0,32    0,04 

Было                          0,32         0,48     0,04

4NO2 + 2H2O + O2    =       4HNO3 + (NO2) + (H2O)      (3)

Прореагировало    0,16          0,08      0,04  стало  0,16            0,04        0,04

 

Было                             0,16     0,04

3NO2 + H2O    =    2HNO3 + NO + (H2O)                      (4)

Прореагировало    0,16      0,0533  стало 0,107    0,0533  0,3467

Было                            0,267       0,08

HNO3 + NH3    =    NH4NO3 + (HNO3)                           (5)

Прореагировало    0,08      0,08      стало  0,08              0,187

3. Определяем состав образовавшегося раствора:

m(HNO3) = 0,187∙63=11,78 г

m(NH4NO3) = 0,08∙80=6,4 г

m(H2O) = 0,3467∙18=6,24 г

m(конечного раствора) = 11,78+6,4+6,24=24,42

Ѡ(НNO3) = 11,78/24,42=0,4824 или 48,24%

Ѡ(NH4NO3) = 6,4/24,42=0,2621 или 26,21%

Ответ: Ѡ(НNO3) =48,24%; Ѡ(NH4NO3) =26,21%

Присоединиться к обсуждению..