Номер 633, страница 116 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

633. Азотную кислоту в промышленности получают согласно схеме: $N_2 \rightarrow NH_3 \rightarrow NO \rightarrow NO_2 \rightarrow HNO_3$.

Рассчитайте суммарный практический выход процесса получения азотной кислоты из азота, если практический выход на каждой стадии процесса составляет 97,6 %.

Дано:

Схема процесса: $N_2 \rightarrow NH_3 \rightarrow NO \rightarrow NO_2 \rightarrow HNO_3$.

Практический выход на каждой стадии, $\eta_i = 97,6 \%$.

Найти:

Суммарный практический выход, $\eta_{сумм}$ - ?

Решение:

Процесс получения азотной кислоты из азота представляет собой последовательность из четырех химических превращений (стадий):

1. Синтез аммиака: $N_2 \rightarrow NH_3$

2. Окисление аммиака до оксида азота(II): $NH_3 \rightarrow NO$

3. Окисление оксида азота(II) до оксида азота(IV): $NO \rightarrow NO_2$

4. Получение азотной кислоты: $NO_2 \rightarrow HNO_3$

Суммарный практический выход ($\eta_{сумм}$) для многостадийного процесса равен произведению практических выходов на каждой отдельной стадии. По условию, выход на каждой стадии составляет 97,6%.

Для расчета необходимо перевести процентный выход в доли от единицы:

$\eta_i = \frac{97,6\%}{100\%} = 0,976$

Общая формула для суммарного выхода:

$\eta_{сумм} = \eta_1 \times \eta_2 \times \eta_3 \times \eta_4$

Так как выходы на всех стадиях равны, можно записать:

$\eta_{сумм} = (\eta_i)^4 = (0,976)^4$

Произведем вычисление:

$\eta_{сумм} = 0,976 \times 0,976 \times 0,976 \times 0,976 \approx 0,9074$

Переведем полученное значение обратно в проценты:

$\eta_{сумм} = 0,9074 \times 100\% = 90,74\%$

Ответ: суммарный практический выход процесса получения азотной кислоты из азота составляет 90,74%.