Người ta có ta có thể sản xuất amoniac để điều chế urê bằng cách chuyển hóa hữu cơ xúc tác

Bài 11: Amoniac và muối amoni

Bài 8 (trang 48 sgk Hóa 11 nâng cao): Người ta có ta có thể sản xuất amoniac để điều chế urê bằng cách chuyển hóa hữu cơ xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí metan (thành phần chính của khí thiên nhiên).

Phản ứng điều chế H₂ và CO₂: CH₄+2H₂O → CO₂+4H₂ (1)

Phản ứng thu N₂ (từ không khí) và CO₂: CH₄+2O₃→CO₂+2H₂O (2)

Phản ứng tổng hợp NH₃: N₂+3H₂ ⇔ 2NH₃ (3)

Để sản xuất khí aminiac, nếu lấy 841,7m³ không khí (chứa 21,03% O₂, 78,02% N₂, còn lại là khí hiếm), thì cần phải lấy bao nhiêu m³ khí metan và bao nhiêu m³ hơi nước để đủ năng lượng N₂ và H₂ theo tỉ lệ 1: 3 về thể tích dùng cho phản ứng tổng hợp ammoniac. Giả thiết các phản ứng (1) và (2) đều xảy ra hoàn toàn và thể tích khí thu được đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Lời giải:

Thể tích khí O₂ và N₂ trong 841,7 m³ không khí:

Từ pt (3) ta có: V_H2 = 3.V_N2 = 3.656,69 = 1970,08 m³

Từ pt (1) ta có: V_CH4 = 1/4 . V_H2 = 1979,08/4 = 492,52 m³

V_H2O = 1/2 . V_H2 = 1979,08/2 = 985,04 m³

Từ pt (2): V_CH4 = 1/2 . V_O2 = 177,01/2 = 88,5 m³

V_H2O tạo thành = V_O2 = 177,01 m³

⇒ Tổng V_CH4 cần dùng là: 492,52 + 88,5 = 581,02 m³

⇒ Tổng V_H2O cần dùng là: 985,04 – 177,01 = 808,039 m³