Водород, необходимый для промышленного синтеза аммиака, можно получить, пропуская пары воды над нагретым коксом, а азот-из воздуха. Рассчитайте массу кокса с массовой углерода 84,8% и объём воздуха, которые необходимы для синтеза аммиака массой 100 кг.

1. Запишем уравнения протекающих реакций:

Н₂О + С = СО + Н₂;

3H₂ + N₂ = 2NH₃;

2. рассчитаем химическое количество аммиака:

n (NH₃) = m (NH₃) : M (NH₃) = 100 : 17 = 5,8824 кмоль;

3. определим количества азота, водорода и углерода:

n (N₂) = n (NH₃) : 2 = 5,8824 : 2 = 2,9412 кмоль;

n (H₂) = n (NH₃) * 3 : 2 = 5,8824 * 3 : 2 = 8,8236 кмоль;

n (C) = n (H₂) = 8,8236 кмоль;

4. вычислим массу углерода и объем азота:

m (C) = n (C) * M (C) = 8,8236 * 12 = 105,8832 кг;

V (N₂) = n (N₂) * Vm = 2,9412 * 22,4 = 65,8829 м^3;

5. найдем массу кокса:

m (кокса) = m (C) : w (C) = 105,8832 : 0,848 = 124,86 кг;

6. учитывая, что в воздухе содержится 78% азота, рассчитаем объем воздуха:

V (воздуха) = V (N₂) : ϕ (N₂) = 65,8829 : 0,78 = 84,47 м^3.

Ответ: 124,86 кг, 84,47 м^3.