Question

При взаимодействии 100м3 азота с достаточным количеством водорода было получено 150м3 аммиака. Определите выход продукта реакции.

Answer 1

Дано:

V(N₂)=100м³

V(теорет.NH₃)=150м³

Vm=22,4м³/кмоль

-------------------------

φ(выход NH₃ )-?

Решение:

1. n₁(N₂)=100м³÷22,4м³/кмоль=4,5кмоль

2. n₁(практ.NH₃)=150м³÷22,4м³/кмоль=6,7кмоль

3. N₂+3H₂=2NH₃

по уравнению реакции:

n(N₂)=1кмоль n(NH₃) =2кмоль

по условию задачи:

n₁(N₂)=4,5кмоль  n₁(теорет.NH₃)=9кмоль

4. V(практ.NH₃)=9кмольх22,4м³/кмоль=201,6м³

φ(выход NH₃ )=V(практ.NH₃)÷V(теорет.NH₃)=n₁(практ.NH₃)÷n₁(теорет.NH₃)

φ(выход NH₃ )=6,7кмоль÷9кмоль=0,744

φ%(выход NH₃ ) =0,744×100%=74,4%

5. Ответ: практический  выход аммиака от теоретического возможного 0,744 или 74,4%

Answer 2

Для определения выхода продукта реакции необходимо вычислить, какое количество аммиака было образовано в результате реакции, и затем разделить это количество на количество азота, которое участвовало в реакции.

Из условия задачи известно, что реагентами были 100 м³ азота и достаточное количество водорода. Поэтому предполагаем, что водород используется полностью, и его количество не ограничивает ход реакции.

Уравнение реакции образования аммиака (NH₃) из азота (N₂) и водорода (H₂) выглядит следующим образом:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Из уравнения видно, что одна молекула азота (N₂) реагирует с тремя молекулами водорода (H₂), образуя две молекулы аммиака (NH₃).

Молярные объемы газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) пропорциональны их молярным количествам. Так как в уравнении реакции пропорции 1:3:2 (N₂ : 3H₂ : 2NH₃), то объемы газов также будут иметь пропорцию 1:3:2.

Итак, если из 100 м³ азота образуется 150 м³ аммиака, то отношение объемов азота к объемам аммиака составляет 100 м³ : 150 м³ = 2/3.

Теперь мы знаем, что 100 м³ азота дают 150 м³ аммиака. Чтобы определить выход продукта, необходимо выяснить, сколько аммиака образуется из 100 м³ азота, и затем поделить на общее количество аммиака, которое можно получить из 100 м³ азота.

150 м³ аммиака соответствуют (100 м³ азота) × (2/3) = 200/3 м³ аммиака.

Таким образом, выход продукта реакции составляет (200/3 м³ аммиака) / (150 м³ аммиака) ≈ 1.33, или около 1.33. Выход продукта обычно выражают в процентах, поэтому переведем результат в проценты:

Выход продукта ≈ 1.33 × 100% ≈ 133%.

Таким образом, выход аммиака составляет примерно 133%. Это означает, что в данной реакции образуется больше аммиака, чем можно было бы ожидать из теоретических расчетов, что может быть связано с некоторыми условиями реакции или несовершенством процесса.