Какой объём природного газа, который содержит метан (объемная доля 96%), 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 \rightarrow \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°C и 1 атм) 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} \rightarrow \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 (молярная масса водорода / молярная масса метана) (выход водорода) = 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 / плотность водорода при н.у.)

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