Какой объем аммиачно-воздушной смеси потребуется для производства 1 тонны HNO3, при условии, что 95% аммиака

Чтобы решить эту задачу и найти объем аммиачно-воздушной смеси, необходимой для производства 1 тонны HNO3, мы можем разделить процесс на несколько шагов и использовать химические уравнения реакций.

Шаг 1: Реакция превращения аммиака в оксид азота (II)
У нас есть аммиак (NH3), который превращается в оксид азота (II) (NO). Для реакции соотношение между аммиаком и оксидом азота (II) может быть записано следующим образом:

\[4NH3 + 5O2 \rightarrow 4NO + 6H2O\]

Так как 95% аммиака превращается в оксид азота (II), мы можем рассчитать количество превращенного аммиака следующим образом:

\[0.95 \cdot 1\ ton \cdot \frac{1000\ kg}{1\ ton} \cdot \frac{1\ mol\ NH3}{17.031\ kg\ NH3} = X\ mol\ NH3\]

Здесь мы использовали молярную массу аммиака, которая равна 17.031 г/моль.

Шаг 2: Реакция аммиака с образованием молекулярного азота
Оставшийся 5% аммиака реагирует с образованием молекулярного азота (N2). Соотношение между аммиаком и молекулярным азотом можно записать следующим образом:

\[8NH3 + 7O2 \rightarrow 6N2 + 12H2O\]

Мы можем рассчитать количество аммиака, реагирующего с образованием молекулярного азота, следующим образом:

\[0.05 \cdot 1\ ton \cdot \frac{1000\ kg}{1\ ton} \cdot \frac{1\ mol\ NH3}{17.031\ kg\ NH3} = Y\ mol\ NH3\]

Шаг 3: Расчет концентрации аммиака в смеси
Мы знаем, что концентрация аммиака в смеси составляет 11,50%. Чтобы рассчитать количество аммиака в смеси, мы можем использовать следующее соотношение:

\[\frac{X}{X+Y} = 0.1150\]

Это соотношение отражает процентное содержание аммиака от общего количества аммиака и молекулярного азота в смеси.

Шаг 4: Расчет объема аммиачно-воздушной смеси
Теперь у нас есть значения для количества аммиака (X) и молекулярного азота (Y) в смеси. Чтобы рассчитать объем смеси, мы можем использовать их стехиометрические коэффициенты в химических уравнениях для реакций.

Объем аммиачно-воздушной смеси будет состоять из объема аммиака и объема молекулярного азота, и мы можем рассчитать их следующим образом:

\[Объем_{смеси} = V_{NH3} + V_{N2}\]

\[Объем_{смеси} = \frac{X \cdot 22.4\ L}{2} + \frac{Y \cdot 22.4\ L}{6}\]

Здесь мы использовали коэффициент пропорциональности, связывающий количество вещества (моль) и объем (литры) для идеального газа. Этот коэффициент равен 22.4 литра/моль.

Таким образом, с помощью всех этих шагов мы можем решить задачу, подставив значения X и Y в формулу для объема аммиачно-воздушной смеси и получить окончательный ответ с подробным пояснением каждого шага.