Какой объём природного газа, который содержит метан $объемнаядоля96$, азот, благородные газы, оксиды...

Для решения этой задачи разберем весь процесс поэтапно.

1. Сначала определим, сколько водорода потребуется для восстановления оксида молибдена$VI$ ${\text{MoO}}_3$ до молибдена $(\text{Mo}$).

   Реакция восстановления оксида молибдена водородом:

   ${\text{MoO}}_3+3{\text{H}}_2\to \text{Mo}+3{\text{H}}_2\text{O}$

   Для восстановления 1 моль ${\text{MoO}}_3$ требуется 3 моль ${\text{H}}_2$.

   Рассчитаем количество молей ${\text{MoO}}_3$:

   • Молярная масса ${\text{MoO}}_3$: $M({\text{MoO}}_3$ = 95.95 + 3 \times 16.00 = 143.95 \, \text{г/моль} ).

   • Масса ${\text{MoO}}_3$: 14.4 кг = 14400 г.

   • Количество молей ${\text{MoO}}_3$:

     $n({\text{MoO}}_3)=\frac{14400\text{г}}{143.95\text{г/моль}}\approx 100.07\text{моль}$

   Количество молей водорода, необходимых для реакции:

   $n({\text{H}}_2)=3\times 100.07\approx 300.21\text{моль}$

2. Теперь определим, какой объем водорода это количество молей занимает при нормальных условиях $н.у.$.

   При нормальных условиях $0°Cи1атм$ 1 моль газа занимает 22.4 литра.

   $V({\text{H}}_2)=300.21\text{моль}\times 22.4\text{л/моль}\approx 6724.7\text{л}$

3. Учитывая выход водорода 80%, определим необходимое количество водорода.

   Если выход составляет 80%, то для получения 6724.7 литров водорода потребуется:

   $V_{\text{производство}}({\text{H}}_2)=\frac{6724.7\text{л}}{0.80}\approx 8405.9\text{л}$

4. Проведём расчет объема природного газа, необходимого для получения этого количества водорода.

   Основная реакция получения водорода из метана и водяного пара:

   ${\text{CH}}_4+{\text{H}}_2\text{O}\to \text{CO}+3{\text{H}}_2$

   Из 1 моль ${\text{CH}}_4$ получается 3 моль ${\text{H}}_2$.

   Следовательно, для получения 1 моль ${\text{H}}_2$ требуется $\frac{1}{3}$ моль ${\text{CH}}_4$.

   Количество молей ${\text{CH}}_4$, необходимое для получения 8405.9 литров водорода:

   $n({\text{CH}}_4)=\frac{8405.9\text{л}}{22.4\text{л/моль}}\times \frac{1}{3}\approx 125.03\text{моль}$

   Объем ${\text{CH}}_4$ при н.у.:

   $V({\text{CH}}_4)=125.03\text{моль}\times 22.4\text{л/моль}\approx 2800.7\text{л}$

5. Учитывая, что объемная доля метана в природном газе составляет 96%, определим необходимый объем природного газа.

   $V_{\text{природного газа}}=\frac{2800.7\text{л}}{0.96}\approx 2917.4\text{л}$

Таким образом, для получения водорода, необходимого для восстановления 14.4 кг ${\text{MoO}}_3$, потребуется приблизительно 2917.4 литра природного газа при нормальных условиях.

Для получения водорода из природного газа с объемной долей метана 96% необходимо сначала провести конверсию природного газа с водяным паром, чтобы получить водород. Далее, с помощью этого водорода можно восстановить оксид молибдена 6.

Для решения задачи, сначала найдем массу метана в природном газе: Масса метана = объем природного газа объемная доля метана = x 0,96

Затем найдем массу водорода, которую можно получить из данного объема природного газа: Масса водорода = масса метана $молярнаямассаводорода/молярнаямассаметана$ $выходводорода$ = x 0,96 $2/16$ * 0,8

И, наконец, найдем объем водорода при н.у., который необходим для восстановления оксида молибдена 6 массой 14,4 кг: Объем водорода = масса водорода * $1/плотностьводородаприн.у.$

Решив данную систему уравнений, можно найти необходимый объем природного газа для получения требуемого количества водорода.