Как решить задачу через мольное (объемное) соотношение? Я могу только через массовое. Не получается через объемное. Подскажите

[Химический смех]

При синтезе аммиака из азото-водородной смеси с мольным (объемным) соотношением N2 /H2 = 0,35 при температуре 500оС получен выход 15%. Расчет материального баланса на 1000 кг аммиака.

[Химический смех]

Я через систему уравнений нашла, что они соотносятся как 26% и 74%, потом перевела объемные проценты в массовые и вроде решила... Только у меня вопрос: если написано, что соотношение мольное всегда ли значит, что оно объемное?

[M_GM]

А в чем проблема от мольного соотношения перейти к массовому?

Пусть водорода х моль, тогда азота 0,35х моль

Их массы равны (m=M*n) соответственно 2x  г и 0,35*28х=9,8х г

Поэтому массовое отношение m(N2)/m(H2) = 9,8x/2x = 4,9

 

Другое дело так ли уж это нужно?

По уравнению реакции N2 + 3H2 = 2NH3

на 0,35х моль N2 требуется 0,35х*3 = 1,05х водорода - у нас столько нет, водород в недостатке, расчет ведем по водороду

По уравнению реакции из х моль водорода образуется (2/3)х моль аммиака - теоретически,

а значит, с учетом выхода (2/3)х*15% моль аммиака - практически 

(2/3)х*15% = 0,1х моль

По условию "Расчет материального баланса на 1000 кг аммиака"

что составляет 1000/17 = 58,82 кмоль

Таким образом 0,1х =58,82 кмоль; х=588,2 кмоль

Вспоминаем, что такое х - n(H2) = 588,2 кмоль

n(N2) = 588,2*0,35 = 205,9 кмоль

Их массы равны (m=M*n) соответственно 

m(H2) = 588,2*2 = 1176,5 (кг)  и m(N2) = 205,9*28 = 5764,4 (кг)

 

и т.д., что там еще требуется рассчитать по мат. балансу 

[Химический смех]

2 часа назад, M_GM сказал:

А в чем проблема от мольного соотношения перейти к массовому?

Пусть водорода х моль, тогда азота 0,35х моль

Их массы равны (m=M*n) соответственно 2x  г и 0,35*28х=9,8х г

Поэтому массовое отношение m(N2)/m(H2) = 9,8x/2x = 4,9

 

Другое дело так ли уж это нужно?

По уравнению реакции N2 + 3H2 = 2NH3

на 0,35х моль N2 требуется 0,35х*3 = 1,05х водорода - у нас столько нет, водород в недостатке, расчет ведем по водороду

По уравнению реакции из х моль водорода образуется (2/3)х моль аммиака - теоретически,

а значит, с учетом выхода (2/3)х*15% моль аммиака - практически 

(2/3)х*15% = 0,1х моль

По условию "Расчет материального баланса на 1000 кг аммиака"

что составляет 1000/17 = 58,82 кмоль

Таким образом 0,1х =58,82 кмоль; х=588,2 кмоль

Вспоминаем, что такое х - n(H2) = 588,2 кмоль

n(N2) = 588,2*0,35 = 205,9 кмоль

Их массы равны (m=M*n) соответственно 

m(H2) = 588,2*2 = 1176,5 (кг)  и m(N2) = 205,9*28 = 5764,4 (кг)

 

и т.д., что там еще требуется рассчитать по мат. балансу 

Охохо... А я решала так: N2/H2=0,35 значит N2=26%об., а Н2=74%об.

Перевела в массовые %: N2=83,11%, Н2=16,89%

Соответственно посчитала массы: N2=5533,1 кг, Н2=1133,57 кг

Что Вы думаете насчет такого решения?

Только вот не понимаю-написано, что соотношение мольное (объемное), разве моли и объемы это одно и то же?

[M_GM]

Получили примерно тоже самое, но теряете точность на промежуточных расчетах

Вот здесь: "N2/H2=0,35 значит N2=26%об., а Н2=74%об." -
в объемных долях у вас две цифры - вторая уже может быть неточной в результате округления

После чего вдруг пишите: "массовые %: N2=83,11%, Н2=16,89%"

- уже четыре цифры в результатах, но потерянную точность не вернуть

И ответ: "N2=5533,1 кг, Н2=1133,57 кг" - 5-6 цифр - понятно, что все они начиная со второй скорее всего неточные

И результат получили заниженный - по моим прикидкам из вашего количества водорода,

с учетом 15%-ного выхода можно получить лишь около 963 кг аммиака

Изменено 2 Июня, 2020 в 13:11 пользователем M_GM

[M_GM]

36 минут назад, Химический смех сказал:

Только вот не понимаю-написано, что соотношение мольное (объемное), разве моли и объемы это одно и то же?

Вспомним, как находится количество вещества по объему:  n = V/V_M,

где V_M, молярный объем газов, при одинаковых условиях,

есть величина постоянная для всех газов, (при н.у. V_M = 22,4л/моль)

отсюда понятно, что n(1)/n(2) = V(1)/V(2) - мольное отношение равно объемному.

(Справедливо для расчетов, где газы считаются идеальными газами)