Сколько теплоты высвободится на финальном этапе производства азотной кислоты, если в реакцию вступили 448 литров

Чтобы найти количество высвобождающейся теплоты на финальном этапе производства азотной кислоты, мы должны использовать термохимическое уравнение реакции. Термохимическое уравнение представляет связь между количеством вещества, проходящего через реакцию, и высвобождаемой или поглощаемой теплотой.

Первым шагом является построение уравнения реакции для образования азотной кислоты (HNO3) из оксида азота (NO2) и кислорода (O2). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

4 NO2 + O2 -> 2 HNO3

Согласно этому уравнению, 4 молекулы NO2 и 1 молекула O2 превратятся в 2 молекулы HNO3. Чтобы узнать, сколько молекул исходных реагентов участвуют в реакции, мы должны преобразовать объем NO2 и массу кислорода в количество вещества.

Сначала посчитаем количество вещества NO2:

Чтобы это сделать, нам нужно знать значение нормального объема для NO2 при стандартных условиях температуры и давления. Значение нормального объема составляет 22.4 л/моль. Мы разделим данный объем на значение нормального объема:

\(\dfrac{448 \ л}{22.4 \ л/моль} = 20 \ моль \ NO2\)

Теперь посчитаем количество вещества кислорода:

Для этого необходимо использовать молярную массу кислорода, которая составляет 32 г/моль. Можно найти количество вещества, разделив массу на молярную массу:

\(\dfrac{320 \ г}{32 \ г/моль} = 10 \ моль \ O2\)

Теперь, зная количество вещества NO2 и O2, мы можем определить, какое количество вещества HNO3 будет образовано в реакции.

Согласно уравнению реакции, 4 моль NO2 образуют 2 моль HNO3. Таким образом, с учетом количества вещества NO2, мы можем вычислить количество вещества HNO3:

\(20 \ моль \ NO2 \times \dfrac{2 \ моль \ HNO3}{4 \ моль \ NO2} = 10 \ моль \ HNO3\)

Теперь мы можем применить термохимическое уравнение реакции для определения количества высвобождающейся теплоты. В уравнении сверху указано, что при образовании 2 молей HNO3 высвобождается теплота равная 2020 Дж. Поэтому, если у нас есть 10 моль HNO3, мы можем вычислить, сколько теплоты высвободится:

\(10 \ моль \ HNO3 \times \dfrac{2020 Дж}{2 моль \ HNO3} = \ 10100 \ Дж\)

Таким образом, количество высвобождающейся теплоты на финальном этапе производства азотной кислоты равно 10100 Дж.