Какая масса 78%-ного раствора серной кислоты требуется для получения сульфата аммония из 102 кг аммиака?

Задача: какая масса 78%-ного раствора серной кислоты требуется для реакции с 102 кг аммиака, чтобы получить сульфат аммония?

1. Уравнение реакции 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 Стехиометрия: на 2 молекулы NH3 требуется 1 молекула H2SO4.

2. Преобразование массы NH3 в число молей

• Молярная масса NH3: N = 14.007, H = 1.008, итого ~ 17.031 г/моль.
• Масса NH3 дано: 102 кг = 102000 г.
• Моли NH3: n(NH3) = 102000 г / 17.031 г/моль ≈ 5.99 × 10^3 моль (примерно 5988 моль).

3. Моли H2SO4, needed по стехиометрии

• По уравнению: 2 моль NH3 потребуют 1 моль H2SO4.
• n(H2SO4) = n(NH3) / 2 ≈ 5988 / 2 ≈ 2994 моль.

4. Масса чистого H2SO4

• Молярная масса H2SO4: 2H + S + 4O ≈ 2.016 + 32.065 + 63.996 ≈ 98.077 г/моль.
• Масса чистого H2SO4: m(H2SO4, чист.) = 2994 моль × 98.077 г/моль ≈ 2.936 × 10^5 г ≈ 293.6 кг.

5. Масса 78%-ного раствора

• Раствор 78% по массе содержит 0.78 масса H2SO4.
• Масса раствора = масса чистого H2SO4 / 0.78 ≈ 293.6 кг / 0.78 ≈ 376.6 кг.

Ответ Приблизительно 3.77 × 10^2 кг (около 377 кг) 78%-ного раствора серной кислоты нужно для реакции с 102 кг аммиака, чтобы получить сульфат аммония.

Замечания

• Расчет основан на полном протекании реакции без побочных процессов.
• Можно использовать более грубые значения молярных масс (например NH3 ≈ 17.0 г/моль) для быстрого приближенного решения; итог будет близким (примерно 376–380 кг).