Đề kiểm tra 15 phút Chương II Hóa học 11: Cần bao nhiêu m3 khí amoniac (đktc) để sản xuất 700kg dung dịch HNO3 99%?

1. Hòa tan hoàn toàn 11,2 gam bột sắt vào dung dịch HNO₃ đặc, nóng, dư thu được V lít khí NO₂ (đktc). Xác định giá trị của V.

2. Cần bao nhiêu m³ khí amoniac (đktc) để sản xuất 700kg dung dịch HNO₃ 99%? Biết rằng có 98,56% amoniac được chuyển thành axit.

1. Ta có: \({n_{Fe}} = \dfrac{{11,2}}{{56}} = 0,2\left( {mol} \right)\)

Phản ứng:        \(\begin{array}{l}Fe + 6HN{O_3} \to Fe{\left( {N{O_3}} \right)_3} + 3N{O_2} \uparrow  + 3{H_2}O{\rm{          }}\left( 1 \right)\\0,2\;\;\;{\rm{   }} \to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{\rm{                                   0,6                     }}\left( {mol} \right)\end{array}\)

Từ (1) \( \Rightarrow {n_{N{O_2}}} = 0,6\left( {mol} \right)\)

\(\Rightarrow {V_{N{O_2}}} = 0,6 \times 22,4 = 13,44\left( l \right)\)

2. Phản ứng xảy ra:               \[\begin{array}{l}4N{H_3} + 5{O_2} \to 4NO \uparrow  + 6{H_2}O(1)\\2NO + {O_2} \to 2N{O_2}\left( 2 \right)\\4N{O_2} + 2{H_2}O + {O_2} \to 4HN{O_3}\left( 3 \right)\end{array}\]

Nhận xét từ (1), (2) và (3) ta thấy: cứ 1 mol NH₃ tạo thành 1 mol HNO₃ hay 22,4 lít NH₃ tạo ra 63gam HNO₃.

Cách 1.

Khối lượng HNO₃ tạo ra trong 700kg dung dịch HNO₃ 99% là:                                       \(\begin{array}{l}{m_{HN{O_3}}} = \dfrac{{99 \times 700}}{{100}} = 693\left( {kg} \right)\\ \Rightarrow {n_{HN{O_3}}} = \dfrac{{693}}{{63}} = 11\left( {kml} \right)\end{array}\)

Từ nhận xét trên \( \Rightarrow {n_{HN{O_3}}} = {n_{N{H_3}}} = 11\left( {kmol} \right)\)

                           \( \Rightarrow {V_{N{H_3}}} = 22,4 \times 11 = 246,4\left( {{m^3}} \right)\)

Nhưng chỉ có 98,56% NH₃ chuyển thành HNO₃ nên lượng NH₃ thực tế cần dùng là:

\(246,4 \times \dfrac{{100}}{{98,56}} = 250\left( {{m^3}} \right)\)

Cách 2. Có thể tóm tắt thành sơ đồ:

               \(N{H_3} \to NO \to N{O_2} \to HN{O_3}\)

Theo sơ đồ: để có 63kg HNO₃ cần 22,4m³ khí NH₃.

Vậy muốn có 693kg HNO₃ cần x m³ khí NH₃

\( \Rightarrow x = \dfrac{{693 \times 22,4}}{{63}} = 246,4\left( {{m^3}} \right)\)

Vì hiệu suất phản ứng 98,56% nên lượng NH₃ thực tế đem dùng là:

\(\dfrac{{246,6 \times 100}}{{98,56}} = 250\left( {{m^3}} \right)\)