Номер 1152, страница 181 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1152. Какие массы аммиака и азотной кислоты нужно взять для получения 300 кг аммиачной селитры, если потери производства составляют 10 %?

Дано:

$m_{практ}(NH_4NO_3) = 300 \text{ кг}$

Потери = $10 \%$

Выход реакции $\eta = 100\% - 10\% = 90\% = 0.9$

Найти:

$m(NH_3) - ?$

$m(HNO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения аммиачной селитры из аммиака и азотной кислоты:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Определим теоретическую массу аммиачной селитры, которую необходимо было бы получить при 100% выходе продукта. Практический выход составляет 300 кг, что соответствует 90% от теоретического (так как 10% - это потери).

$m_{теор}(NH_4NO_3) = \frac{m_{практ}(NH_4NO_3)}{\eta} = \frac{300 \text{ кг}}{0.9} \approx 333.33 \text{ кг}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

• Молярная масса аммиака ($NH_3$): $M(NH_3) = 14.01 + 3 \cdot 1.01 \approx 17 \text{ г/моль}$
• Молярная масса азотной кислоты ($HNO_3$): $M(HNO_3) = 1.01 + 14.01 + 3 \cdot 16.00 \approx 63 \text{ г/моль}$
• Молярная масса аммиачной селитры ($NH_4NO_3$): $M(NH_4NO_3) = 2 \cdot 14.01 + 4 \cdot 1.01 + 3 \cdot 16.00 \approx 80 \text{ г/моль}$

4. Используя уравнение реакции, определим массы реагентов, необходимых для получения теоретической массы продукта. Из уравнения реакции следует, что на получение 80 частей массы $NH_4NO_3$ требуется 17 частей массы $NH_3$ и 63 части массы $HNO_3$.

Составим пропорцию для нахождения массы аммиака:

$\frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{m_{теор}(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)}$

$m(NH_3) = \frac{m_{теор}(NH_4NO_3) \cdot M(NH_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{333.33 \text{ кг} \cdot 17}{80} \approx 70.83 \text{ кг}$

Составим пропорцию для нахождения массы азотной кислоты:

$\frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{m_{теор}(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)}$

$m(HNO_3) = \frac{m_{теор}(NH_4NO_3) \cdot M(HNO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{333.33 \text{ кг} \cdot 63}{80} \approx 262.5 \text{ кг}$

Ответ: для получения 300 кг аммиачной селитры с учетом потерь необходимо взять примерно 70.83 кг аммиака и 262.5 кг азотной кислоты.