Question

Продуктивність колони синтезу амоніаку становить 235 м газу на до-бу. Обчисліть, який обʼєм азото-водневої суміші має пройти через колону, якщо відносний вихід продукту становить 94 %.

Answer 1

Для розрахунку обсягу азото-водневої суміші, яка повинна пройти через колону, використовуйте співвідношення маси продукту до продуктивності колони та відносний вихід продукту. Спершу знайдемо масу амоніаку, яку синтезує колона:

Маса амоніаку (m) = продуктивність колони (235 г/год) * час роботи (1 год) = 235 г.

Тепер розрахуємо масу амоніаку, яка фактично виходить з колони за відносним виходом 94%:

Фактична маса амоніаку (m_actual) = m / (відносний вихід / 100) = 235 г / (94 / 100) = 250 г.

Для амоніаку важливий закон ідеального газу, тому ми можемо використовувати його, щоб перевести масу амоніаку у молі:

m_actual = n_actual * маса молекули амоніаку.

Маса молекули амоніаку (NH3) дорівнює:

14 (маса атому азоту) + 3 * 1 (маси атомів водню) = 17 г/моль.
Тепер можемо знайти кількість молей амоніаку:

n_actual = m_actual / маса молекули амоніаку = 250 г / 17 г/моль ≈ 14,71 моль.

Знаючи кількість молей амоніаку, можемо використовувати ідеальний газовий закон для розрахунку об'єму азото-водневої суміші, яка проходить через колону. Для цього потрібно врахувати температуру та тиск, а також ідеальні умови. Ідеальний газовий закон виглядає так:

PV = nRT,

де P - тиск (в атмосферах),
V - об'єм (в літрах),
n - кількість молей,
R - газова стала (0,08206 L·атм/(моль·K)),
T - температура (в Кельвінах).

Зазвичай тиск і температура повинні бути у стандартних умовах (0° C або 273,15 K і 1 атмосфера). Вам слід визначити ці значення і підставити їх у рівняння, разом з кількістю молей (n_actual) для знаходження об'єму (V) азото-водневої суміші.