Question

2 NH3 (g) + H2SO4 (ac) ----> (NH4)2SO4 (s)

Determine el rendimiento de la reacción si se obtienen 27,216 toneladas de (NH4)2SO4 para usar como fertilizante, si se utilizaron 9500 m3 de amoníaco, en CNTP.

Answer 1

Dada la ecuación quimica que representa la reacción de amoniaco y acido sulfúrico para producir sulfato de amonio, se conoce la cantidad de sulfato de amonio producido a partir de una cantidad determinada de amoniaco y se pide calcular el rendimiento de reacción. El resultado obtenido es 97,2 % de rendimiento.

Ecuación química:

2 NH₃  +  H₂SO₄  →   (NH₄)₂SO₄

Se obtienen 27,216 toneladas de (NH₄)₂SO₄ a partir de 9500 m³ de NH₃ (CNTP).

Amoniaco disponible en CNPT:

V = 9500 m³ × 1000 L / m³ = 9,5 × 10⁶ L

T = 273 K

P = 1 atm

Usando la ecuación de estado de gases ideales podemos calcular el número de moles de NH₃ que se usaron:

PV = nRT            ⇒   n = PV / RT

(R = constante universal de gases ideales = 0,082 atm L/K mol)

n =  ( 1 atm × 9,5 × 10⁶ L ) /( 0,082 atm L/K mol × 273 K ) = 424372 moles

De la ecuación quimica tenemos que:

2 moles de NH₃   producen 1 mol de  (NH₄)₂SO₄, entonces calculamos cuánto  (NH₄)₂SO₄ deberia producirse a partir de la cantidad de NH₃ usada:

(1 mol  (NH₄)₂SO₄ / 2 mol NH₃) ×  424372 mol NH₃ = 212186 mol (NH₄)₂SO₄

Convertimos moles de (NH₄)₂SO₄ a gramos:

Peso molecular (NH₄)₂SO₄ = 132 g/ mol

gramos (NH₄)₂SO₄ = 212186 mol  ×   132 g/ mol = 2,8 × 10⁷ g

(NH₄)₂SO₄  100% rendimiento   = 2,8 × 10⁷ g × 1 kg/ 1000 g = 2,8 × 10⁴ Kg

(NH₄)₂SO₄  100% rendimiento   = 2,8 × 10⁴ Kg  ×  1 ton / 1000 kg = 28 ton

Rendimiento reacción = (NH₄)₂SO₄ producido /( (NH₄)₂SO₄ 100 % )  × 100

Rendimiento reacción = (27,216 ton / 28 ton )  × 100  =  97,2 %