El ácido nítrico se produce industrialmente mediante el proceso de Ostwald, representado con las siguientes ecuaciones: ¿Qué masa de NH3 (en g) se debe utilizar para producir 1.00 tonelada de HNO3 de acuerdo con el procedimiento anterior? Suponga un porcentaje de rendimiento de HN4 3(g) 1 5O2(g) ¡ 4NO(g) 1 6H2O(l) (ON2 g) 1 O2(g) ¡ 2NO2(g) ON2 2(g) 1 H2O(l) ¡ HNO3(ac ) 1 HNO2(ac ) 80% en cada uno de los pasos (1 tonelada 5 2 000 lb, 1 lb 5 453.6 g).

Para resolver este problema, necesitamos hacer varios pasos basados en las ecuaciones del proceso de Ostwald, las masas molares de los compuestos involucrados y el porcentaje de rendimiento en cada paso.

### Proceso:

1. La primera ecuación del proceso de Ostwald es:

   \[
   4 \text{NH}_3 (g) + 5 \text{O}_2 (g) \rightarrow 4 \text{NO} (g) + 6 \text{H}_2O (l)
   \]

   La segunda ecuación es:

   \[
   2 \text{NO} (g) + \text{O}_2 (g) \rightarrow 2 \text{NO}_2 (g)
   \]

   La tercera ecuación es:

   \[
   3 \text{NO}_2 (g) + \text{H}_2O (l) \rightarrow 2 \text{HNO}_3 (aq) + \text{HNO}_2 (aq)
   \]

### Paso 1: Determinar la cantidad de HNO₃ producida.

- Queremos producir 1.00 tonelada de HNO₃, lo que equivale a:
  \[
  1 \text{ tonelada} = 1,000,000 \text{ g}
  \]

- La masa molar del HNO₃ es:

  \[
  \text{Masa molar del HNO}_3 = 1 \times 1.01 + 1 \times 14.01 + 3 \times 16.00 = 63.01 \text{ g/mol}
  \]

- Calculamos los moles de HNO₃ necesarios para producir 1 tonelada (1,000,000 g):

  \[
  \text{Moles de HNO}_3 = \frac{1,000,000 \text{ g}}{63.01 \text{ g/mol}} \approx 15,873.3 \text{ moles}
  \]

### Paso 2: Determinar la cantidad de NH₃ necesaria sin considerar el rendimiento.

- Según la tercera ecuación, **2 moles de HNO₃** se producen por cada **3 moles de NO₂**, que a su vez se derivan de **2 moles de NO**, que provienen de **4 moles de NH₃**. 

  Así que la relación es:
  \[
  4 \text{ moles de NH}_3 \rightarrow 2 \text{ moles de HNO}_3
  \]
  O lo que es lo mismo:
  \[
  \text{Moles de NH}_3 = \frac{4}{2} \times \text{Moles de HNO}_3 = 2 \times 15,873.3 = 31,746.6 \text{ moles de NH}_3
  \]

### Paso 3: Calcular la masa de NH₃ necesaria sin rendimiento.

- La masa molar del NH₃ es:

  \[
  \text{Masa molar de NH}_3 = 1 \times 14.01 + 3 \times 1.01 = 17.04 \text{ g/mol}
  \]

- Por lo tanto, la masa de NH₃ sin rendimiento sería:

  \[
  \text{Masa de NH}_3 = 31,746.6 \text{ moles} \times 17.04 \text{ g/mol} \approx 541,124.86 \text{ g}
  \]

  Esto es **541.12 kg** de NH₃.

### Paso 4: Incluir el porcentaje de rendimiento.

Dado que hay un **80% de rendimiento** en cada paso, necesitamos ajustar la cantidad de NH₃ teniendo en cuenta las eficiencias:

1. El rendimiento total es el producto de los rendimientos individuales de cada paso. Como hay tres pasos, el rendimiento total es:
   \[
   \text{Rendimiento total} = (0.80)^3 = 0.512
   \]

2. Entonces, la masa de NH₃ necesaria considerando el rendimiento del 80% en cada paso es:

   \[
   \text{Masa ajustada de NH}_3 = \frac{541,124.86 \text{ g}}{0.512} \approx 1,056,498.17 \text{ g}
   \]

   Esto es **1,056.50 kg** o **1.0565 toneladas** de NH₃.

### Respuesta final:

Para producir 1.00 tonelada de HNO₃, se necesitan aproximadamente **1.0565 toneladas de NH₃**.

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¿Te gustaría más detalles sobre algún paso o tienes alguna pregunta?

Aquí tienes algunas preguntas relacionadas:

1. ¿Cómo afectan los rendimientos a la cantidad de reactivos en otras reacciones industriales?
2. ¿Cómo se determina el rendimiento en un proceso químico industrial?
3. ¿Qué otros productos se pueden obtener del proceso de Ostwald además del HNO₃?
4. ¿Qué propiedades tiene el ácido nítrico y por qué es tan importante industrialmente?
5. ¿Cuáles son los riesgos del manejo de grandes cantidades de NH₃ en un proceso industrial?

**Tip**: Cuando calcules rendimientos en procesos con múltiples pasos, recuerda que el rendimiento global es el producto de los rendimientos individuales de cada paso.

El ácido nítrico se produce industrialmente mediante el proceso de Ostwald, representado con las siguientes ecuaciones: ¿Qué masa de NH3 (en g) se debe utilizar para producir 1.00 tonelada de HNO3 de acuerdo con el procedimiento anterior? Suponga un porcentaje de rendimiento de 80% en cada uno de los pasos (1 tonelada = 2,000 lb, 1 lb = 453.6 g).

Learn how to calculate the mass of NH3 needed to produce 1 ton of HNO3 using the Ostwald process. This problem involves stoichiometry, percentage yields, and balanced chemical equations. Includes detailed steps on molar calculations and yield adjustments for students in Grades 11-12.

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