Ce volum de amoniac (c.n.) este necesar pentru
obținerea 1 t soluție de acid azotic cu partea de masă de
70%?
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: Propunerea mea, de rezolvare se bazează pe:calcul stoechiometric la reacția generală de obținere a acidului azotic din amoniac; calcul de concentrație procentuală și calcul de volume cu legea lui Avogadro (volum molar, fiindcă avem condiții normale de presiune, 1atm și temperatură 273 gradeK)
Etape de calcul
1) Scriem reacțiile chimice ce stau la baza obținerii HNO₃ soluție concentrată (51 %), în tehnologia fabricării acidului azotic, la presiune moderată (2 daN/cm²) sau la presiune înaltă 9 daN/cm².
Reacțiile I: oxidarea NH₃ cu O₂ și a NO cu O₂, în același reactor, catalizator Pt, temperatura 1000 gradeC, presiune.
a)4NH₃ gaz+5O₂ = 4NOg+6H₂Og
b) 2NOg +O₂g = 2 NO₂g
Reacțiile II: absorția gazelor cu NO₂ în apă cu formare de HNO₃ și descompunerea HNO₂ produs secundar:
2NO₂g + H₂Ol = HNO₃sol+ HNO₂sol
3HNO₂ sol= HNO₃sol + 2NOg + H₂Osol
NO este gaz poluant și se recirculă la oxidare la NO₂; nu se elimină în atmosferă.
2) Adunăm ecuațiile chimice de la pct I și pct II, pentru o reacție generală, pe care face calcul stoechiometric.
2.1) Adunăm reacțiile chimice de la oxidare:
4NH₃g+5O₂ g= 4NOg+6H₂Og
2NOg +O₂g = 2 NO₂g / înmulțim cu 2, fiindcă rezultă mai sus 4NO
4NH₃ g +5O₂g +4NOg+2O₂g = 4NOg+6H₂Ovap+ 4NO₂
Rezultă reacția I*
4NH₃ +7O₂ = 4NO₂ + 6 H₂O
2.2) Adunăm ecuațiile chimice de la absorția NO₂ în apă:
2NO₂g+ H₂O l = HNO₃sol+ HNO₂sol/ înmulțim cu 3, fiindcă avem jos 3HNO₂
3HNO₂ sol= HNO₃sol + 2NOg + H₂Osol
Rezultă, reacția II*:
6NO₂ +3H₂O +3HNO₂ = 3HNO₃ +3HNO₂+ HNO₃ +2NO+ H₂O
6NO₂+3H₂O =4HNO₃ +2NO + H₂O
2.3) Adunăm I* cu II*:
4NH₃ +7O₂ = 4NO₂ + 6 H₂O / înmulțim cu 3
6NO₂+3H₂O =4HNO₃ +2NO + H₂O / înmulțim cu 2
Rezultă reacția generală III*, pe care facem calcul de volum NH₃
12NH₃ +21O₂ = 8HNO₃ + 4 NO + 14 H₂O
3) Acum vom calcula volumul de NH₃= X, L, pentru 1 t soluție HNO₃, de concentrație procentuală C%m=70%
3.1) în calcul stoechiometric intră numai masele (volumele c.n.) pure.Deci vom calcula masa de HNO₃ dizolvată în soluție, fiindcă ea rezultă din reacția III*:
C%m = md.100/ms
ms=1 t=1.1000Kg=1000Kg
md HNO₃ = ms.C%/100%= 1000 kg.70%/100%=700Kg
3.2) Calcul de X L NH₃=?
Dacă avem masa în kg, atunci masa moleculară se măsoară în kmol/kg și volumul în m³:
masa/volum: X,L.....................700Kg
12NH₃ +21O₂ = 8HNO₃ + 4 NO + 14 H₂O
moli stoechiometric:
12kmoli NH₃ ...................8 kmoli HNO₃
M(kmol/kg), V (m³, c.n.)
12kmol.22,4 m³/kmol NH₃.......8.63 kg/kmol
X, m³ = 12 .22,4. m³.700/ 8.63=373,33(33) m³
R: aprox. 373,33m³ NH₃, c.n.
M HNO₃= 63 kg/kmol =A H+AN+3.AO
Explicație: