Zadanie 4, arkusz czerwiec 2022
Tlenek azotu(IV) NO2 można zredukować katalitycznie za pomocą amoniaku. Przebieg tej reakcji opisano równaniem:
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.
W 5,0 m3 powietrza znajdowało się 18 g tlenku azotu(IV) NO2. Do tego powietrza wprowadzono 8,0 g amoniaku i przeprowadzono katalityczną redukcję zgodnie z powyższym równaniem. Ta reakcja zaszła z wydajnością równą 80 %. Tlenek azotu(IV) był jedynym składnikiem powietrza reagującym z amoniakiem.
Oblicz, ile dm3 azotu w przeliczeniu na warunki normalne powstało w wyniku opisanej redukcji NO2. Następnie uzupełnij zdanie – napisz nazwę lub wzór substancji, której w opisanym procesie użyto w nadmiarze.
𝑀NO2 = 46 g⋅mol−1 i 𝑀NH3 = 17 g⋅mol−1
𝑛NO2 = 𝑚NO2 : 𝑀NO2 = 18 g : 46 g⋅mol−1 = 0.39 mol
𝑛NH3 = 𝑚NH3 : 𝑀NH3 = 8 g : 17 g⋅mol−1 = 0,47 mol
Z równania reakcji:
𝑛NO2 : 𝑛NH3 = 6 : 8 = 3 : 4 ⇒ 𝑛NO2 = ¾ 𝑛NH3 i 𝑛NH3 = 0,47 mol
⇒ 𝑛NO2 = ¾ ⋅ 0,47 mol = 0,35 mol ⇒
Zastosowano niedomiar amoniaku, więc – przy wydajności 100 % – redukcji uległoby 0,35 mol NO2. Z równania reakcji:
𝑛NO2 : 𝑛N2 = 6 : 7 ⇒ 𝑛N2 = 7 : 6 · 𝑛NO2 = 7 : 6 ⋅ 0,35 mol = 0,41 mol
Przy wydajności 80 %:
0,41 mol N2 – 100%
𝑥 – 80 % ⇒ 𝑥 = 0,328 mol N2
𝑉N2 = 𝑛N2 ⋅ 𝑉mol = 0,328 mol ⋅ 22,4 dm3 ⋅mol−1 = 7,35 (dm3)
W opisanym procesie w nadmiarze użyto NO2.
Załóż bezpłatne konto, aby uzyskać dostęp do rozwiązania tego zadania.