1 Моль 1 моль 1моль;

– діамофос

2NH₃ + H₃РО₄ = (NH₄)₂НРО₄

2 Моль 1 моль 1моль.

Або:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

1 моль : 2 моль : 1 моль : 2 моль

H₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + H₂O

1 моль : 1 моль : 1 моль : 1 моль.

У реальному багатотоннажному виробництві оперують категорією кмоль, і розраховують витрату однієї речовини за відомою витратою іншого відповідно до стехіометрії. Наприклад, для реакції отримання 100 кмоль сульфату натрію (Na₂SO₄) необхідно 100 кмоль сірчаної кислоти і 200 кмоль лугу. Стехіометрія дозволяє, знаючи кількість речовини одного з учасників процесу, перерахувати кількість всіх інших реагентів.

Приклад 1. Яку масу фосфору необхідно спалити, щоб отримати оксид фосфору (V) в кількості 100 кмоль? Розрахувати масу фосфорної кислоти, яку можна отримати з цього ангідриду (виробничі втрати відсутні).

Розв’язок. Запишемо стехіометричне співвідношення з вказівкою фактичної кількості речовин:

200кмоль : 250кмоль : 100кмоль

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅

4 кмоль : 5 кмоль : 2 кмоль

Скористуємося рівнянням (1):

m(Р) = ν(Р) × М(Р) = 200 кмоль × 31 кг/кмоль = 6200 кг = 6,2 т

100кмоль : 300кмоль : 200кмоль

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

1 кмоль : 3 кмоль : 2 кмоль

m(Н₃РО₄) = ν(Н₃РО₄) × М(Н₃РО₄) = 100 кмоль × 98 кг/кмоль = 9800 кг = 9,8 т.

Відповідь: 6,2 т; 9,8 т.

Приклад 2. Визначити масу азотної кислоти, яка необхідна для отримання 800 кг аміачної селітри з урахуванням виробничих втрат по кислоті 2%.

Розв’язок. Алгоритм розрахунку наступний:

m(NH₄NO₃)→ ν(NH₄NO₃) → ν(HNO₃) → m(НNО₃)

10кмоль : 10 кмоль : 10кмоль

HNO₃ + NН₃ = NH₄NO₃

1моль : 1моль : 1моль

ν(NH₄NO₃) = m(NH₄NO₃)  М(NH₄NO₃) = 800 кг  80 кг/кмоль = 10 кмоль

m(HNO₃) = ν(HNO₃) × М(HNO₃) = 10 кмоль × 63 кг/кмоль = 630 кг

З урахуванням 2% втрат m(НNО₃) = 630 × 1,02 = 642,6 кг

Відповідь: 642,6 кг

Не всі хімічні реакції протікають з повним перетворенням реагентів, часто це пов'язано з наявністю домішок в сировині, протіканням побічних реакцій і т.і. Тому для кількісної характеристики глибини протікання хімічної реакції використовують поняття ступеня перетворення речовини і виходу продукту реакції.

Ступенем перетворення X_А реагенту A реакції (A + B = R) називають відношення кількості молей речовини А, яке зазнало перетворення, до початкової кількості молей цієї ж речовини. Або:

, (2)

де _A,0 – кількість реагенту А на початку процесу;

_A – зміст речовини А після протікання процесу, чи кількість сировини А, що не прореагувала;

Δ_A – зміна кількості речовини А в результаті реакції.

Для речовини В вище наведеної реакції ступінь перетворення знаходиться аналогічно. Таким чином, ступінь перетворення – це відношення кількості реагенту, що вступив в реакцію, до його початкової кількості.

Приклад 3. Визначити масу оксиду сульфуру (VI), яка виходить в результаті окислення 1 тони оксиду сульфуру (IV) при ступені перетворення Х(SO₂)= 0,82.

Розв’язок. Визначимо початкову кількість оксиду сульфуру (IV) (рівняння 1):

(SO₂)₀ = m(SO₂)  М(SO₂)= 1000 кг  64 кг/кмоль = 15,6 кмоль.

З урахуванням ступеня перетворення оксиду сульфуру (IV), знайдемо ту його кількість, що вступила в реакцію (перетворимо рівняння 2):

 (SO₂) = X (SO₂) ×  (SO₂)₀

 (SO₂) = 15,6 × 0,82 = 12,8 кмоль.

Складемо рівняння реакції:

12,8кмоль : 6,4кмоль : 12,8кмоль

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

2 кмоль : 1 кмоль : 2 кмоль

m(SO₃)= (SO₃) × М(SO₃)= 12,8 кмоль × 80 кг/кмоль = 1024 кг.

Відповідь: 1024 кг

Вихід продукту (Ф) – це відношення кількості фактично отриманого цільового продукту до тієї його кількості, яка повинна була бути отримана по стехіометричному співвідношенню. Для реакції (A + B = R) вихід продукту R надамо у вигляді:

, (3)

де Ф_R – вихід продукту реакції R;

_R,_факт – фактично отримана кількість продукту R;

_R,max – максимально можлива кількість продукту R, згідно з рівнянням реакції.

Видатковий коефіцієнт () – це величина, що характеризує витрату різних видів сировини, води, енергії на одиницю продукції, що виробляється.

Норма витрати матеріальних ресурсів – це максимально допустима величина витрати сировини і енергії, яка потрібна для виробництва одиниці продукції. Інакше кажучи, норми витрати – це ті ж видаткові коефіцієнти, які знаходять за стехіометричними рівняннями. Виходячи з прийнятих (планованих) норм витрат здійснюється нормування оборотних коштів. В умовах ринкових відносин нормування запасів або оборотних коштів має суттєве значення в господарській діяльності підприємств. Відомо, що нормовані запаси повинні бути покриті власними оборотними коштами. Будь-яке відхилення фактичних запасів в ту або іншу сторону негативно позначається на діяльності підприємства. Таким чином, нормування оборотних коштів безпосередньо пов'язане з фінансовим станом підприємства.

Для розрахунку видаткових коефіцієнтів необхідно знати всі стадії технологічного процесу перетворення початкової сировини в готовий продукт. Розрізняють теоретичний і практичний видатковий коефіцієнти. Теоретичний – розраховується за стехіометричним співвідношенням перетворення сировини в цільовий продукт.

Практичний видатковий коефіцієнт, на відміну від теоретичного, враховує ще і виробничі втрати, а також побічні реакції, якщо вони є.