Какой объем воздуха необходим для получения 17,9 тонн аммиака, если выход продукта 95 %? Содержание азота в воздухе составляет 78% (по объему).

______________________

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать химическое уравнение реакции получения аммиака:

N2 + 3H2 -> 2NH3

Из уравнения видно, что для образования двух молекул аммиака необходимо одну молекулу азота и три молекулы водорода.

Теперь посчитаем количество аммиака, которое можно получить из определенного объема водорода. Так как выход продукта составляет 95%, это означает, что только 95% водорода примет участие в реакции, а остальные 5% не прореагируют.

Для начала, найдем массу водорода, необходимую для получения 17,9 тонн аммиака. Зная, что молярная масса аммиака (NH3) равна 17 г/моль, можем провести следующие расчеты:

Масса аммиака = количество молей аммиака * молярная масса аммиака

Количество молей аммиака = масса аммиака / молярная масса аммиака

Количество молей аммиака = 17900 кг / 17 г/моль = 1053,53 моль

Так как по уравнению N2 + 3H2 -> 2NH3 для получения двух молекул аммиака необходима одна молекула азота, то нам понадобится половина молярного объема азота.

Объем азота = количество молей азота * молярный объем газа

Сначала найдем количество молей азота. Поскольку содержание азота в воздухе составляет 78%, это означает, что 78% объема воздуха составляет азот, а оставшиеся 22% составляют другие газы (кислород, водяной пар и т.д.).

Количество молей азота = количество молей аммиака / 2 = 1053,53 моль / 2 = 526,76 моль

Теперь найдем молярный объем газа. Он зависит от стандартных условий (температура 273 К и давление 1 атмосфера) и составляет 22,4 л/моль. Таким образом:

Объем азота = количество молей азота * молярный объем газа = 526,76 моль * 22,4 л/моль = 11 788,54 л

Итак, для получения 17,9 тонн аммиака нам понадобится около 11 788,54 л воздуха при условии, что содержание азота в воздухе составляет 78%.

Важно помнить, что это решение основано на предположении идеальных условий и идеальной реакции без потерь или побочных реакций. В реальности могут быть различные факторы, которые повлияют на реальную эффективность этого процесса.