Άσκηση Νο 29 (2020-2021)

Μία μέθοδος παρασκευής του ΗΝΟ3 περιλαμβάνει τις παρακάτω ποσοτικές διαδοχικές αντιδράσεις:    

                          Ν2(g) + O2(g)   →    2NO(g)           ΔΗ1=+181 kJ   (1)

                          2NO(g) +O2(g) → 2NO2(g)            ΔΗ2= -173 kJ   (2)

                         3NO2(g) + H2O(l) →  2HNO3(aq)+ NO(g)   ΔΗ3= - 49 kJ   (3)

Από 720 m3 N2 , 1440 m3 O2 και περίσσεια Η2Ο (σε συνθήκες που ο γραμμομοριακός όγκος είναι 24L) παραλαμβάνεται ΗΝΟ3 του οποίου (λόγω διάφορων απωλειών κατά τη συλλογή του) η μάζα του είναι 2394 kg.

α) Οι αντιδράσεις ως ποσοτικές έχουν απόδοση 100%. Η μέθοδος όμως αυτή (λόγω απωλειών του ΗΝΟ3) δεν έχει τελικά απόδοση 100% σε ΗΝΟ3.

Να βρείτε την απόδοση σε ποσοστό % της μεθόδου αυτής με την οποία παρασκευάστηκε το ΗΝΟ3.

β) Ποιο είναι το ποσό θερμότητας (σε MJ) που εκλύεται ή απορροφάται κατά την παραπάνω παρασκευή ΗΝΟ3;

γ) Σε άλλη περίπτωση χρησιμοποιούμε αρχικά 45 kmol N2, 105 kmol Ο2. 

Η περίσσεια Ο2 χρησιμοποιείται και για να αντιδράσει το ΝΟ που παράχθηκε στην (3). 

Ποια είναι η μέγιστη ποσότητα σε kmol ΗΝΟ3 που μπορεί να παρασκευαστεί αν δεν υπάρχουν απώλειες στη συλλογή του ΗΝΟ3;  

Ποιο ποσό θερμότητας (σε MJ) εκλύεται η απορροφάται στην περίπτωση αυτή;

δ) Αν παρασκευαστεί εργαστηριακά το ΗΝΟ3 σύμφωνα με την αντίδραση: 

2Ν2(g) + 5O2 (g) +2H2O (l) → 4HNO3(aq) 

και χρησιμοποιώντας αρχικά ισομοριακό μίγμα Ν2, Ο2 και Η2Ο ελευθερώνονται 204 kJ. 

Nα βρεθούν: 

 i) η μάζα του αρχικού μίγματος των αντιδρώντων.

ii) το pH του διαλύματος που θα προκύψει αν η ποσότητα του παραγόμενου νιτρικού οξέος διαλυθεί σε νερό ώστε να προκύψει διάλυμα όγκου 3,2L.

(Απ: α) 95 %,  β) ελευθ. 740 ΜJ    γ) 80 kmol,  ελευθ. 4.195 ΜJ     

δ) i) 312 g – ii) pH=0)