Вычислите объем воздуха, содержащего 78% азот, необходимого для производства 300 кг 60% раствора

Ответы на вопрос

Отвечает Крей Уляна.

Чтобы вычислить объем воздуха, содержащего 78% азота, необходимого для производства 300 кг 60% раствора азотной кислоты, нужно разобраться с процессом, в котором участвует азот, а также с химическими расчетами. Рассмотрим шаги более детально:

Шаг 1. Составление химического уравнения реакции

Для получения азотной кислоты (HNO₃) обычно используется процесс, известный как процесс окисления аммиака (NH₃), который включает несколько стадий. Однако нам в данном случае важен итоговый состав раствора, а не подробности самого процесса.

Процесс получения азотной кислоты можно описать следующим образом:

Из аммиака (NH₃) с помощью кислорода (O₂) образуется оксид азота (NO).
Оксид азота реагирует с кислородом, образуя диоксид азота (NO₂).
Диоксид азота растворяется в воде, образуя азотную кислоту (HNO₃).

Уравнение реакции:

4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O

Важный момент: для того чтобы растворить азотную кислоту, нам потребуется знать, сколько азота нам нужно для образования 60%-ного раствора.

Шаг 2. Расчет массы азота в 300 кг 60%-ного раствора

60% раствора азотной кислоты содержит 60% массы азотной кислоты в растворе, а остальные 40% — это вода. Для расчета массы азотной кислоты в растворе:

M_{\text{HNO₃}} = 300 \, \text{кг} \times 0,60 = 180 \, \text{кг HNO₃}

Масса азота в азотной кислоте будет составлять 35% от массы самой кислоты, так как в молекуле HNO₃ атом азота составляет 35% массы молекулы (N = 14, H = 1, O = 16):

M_{\text{N в HNO₃}} = 180 \, \text{кг} \times 0,35 = 63 \, \text{кг N}

Итак, для получения 300 кг 60%-ного раствора азотной кислоты нужно 63 кг азота.

Шаг 3. Определение массы воздуха, содержащего 78% азота

Воздух содержит 78% азота по массе. Чтобы найти массу воздуха, который будет содержать 63 кг азота, нужно использовать пропорцию:

\frac{78}{100} \times M_{\text{воздуха}} = 63 \, \text{кг N}

Отсюда масса воздуха:

M_{\text{воздуха}} = \frac{63 \, \text{кг}}{0,78} = 80,77 \, \text{кг воздуха}

Шаг 4. Перевод массы воздуха в объем

Теперь нужно перевести массу воздуха в объем. Средняя плотность воздуха при нормальных условиях (0°C, 1 атм) составляет примерно 1,29 кг/м³. Используем формулу для объема:

V = \frac{M_{\text{воздуха}}}{\rho_{\text{воздуха}}} = \frac{80,77 \, \text{кг}}{1,29 \, \text{кг/м}^3} \approx 62,7 \, \text{м}^3

Ответ:

Для производства 300 кг 60%-ного раствора азотной кислоты потребуется примерно 62,7 м³ воздуха, содержащего 78% азота.

Последние заданные вопросы в категории Химия

Вычислите объем воздуха, содержащего 78% азот, необходимого для производства 300 кг 60% раствора азотной кислоты