Question

Сколько литров аммиака образовалось если в реакцию вступает 2 моль азота и 5 моль водорода. Если выход аммиакак составляет 96%

Answer 1

Задача на "избыток-недостаток" и выхода продукта реакции.

Дано:

n(N₂) = 2 моль

n(Н₂) = 5 моль

η(NH₃) = 96% или 0,96

Найти:

V(NH₃)-?

Решение.

Составим УХР:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Из УХР видно, что на 1 моль азота приходится 3 моль водорода, тогда на 2 моль азота должно приходится 6 моль водорода, а по условию 5 моль, следовательно, Н₂ взят в недостатке, по нем проводим расчеты теоретического выхода продукта реакции.

Согласно УХР,n(NH₃)=²/₃n(H₂); n(NH₃) = ²/₃*5 моль = 3,333 моль

Практически получим аммиака:

n(пр.NH₃) = n(NH₃)*η(NH₃) = 3,333 моль*0,96 = 3,2 моль

Vm = 22,4 л/моль

V(NH₃) = n(пр.NH₃)*Vm = 3,2 моль*22,4 л/моль = 71,68 л

Ответ: 71,68 л

Answer 2

Для решения этой задачи нужно учитывать стехиометрию химической реакции образования аммиака. Уравнение реакции синтеза аммиака (NH₃) выглядит следующим образом:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Это уравнение показывает, что для образования 2 молей аммиака требуется 1 моль азота (N₂) и 3 моля водорода (H₂).

По условию задачи у нас есть 2 моля азота и 5 молей водорода. Но чтобы рассчитать, сколько аммиака образовалось, нужно узнать, какой из реагентов является ограничивающим (лишь его количество определяет, сколько продукта образуется). Для этого рассмотрим соотношение между количеством азота и водорода, необходимым для образования 2 молей аммиака:

1 моль N₂ требуется для образования 2 молей NH₃, 3 моля H₂ требуется для образования 2 молей NH₃.

Мы знаем, что у нас есть 2 моля азота (N₂) и 5 молей водорода (H₂). Соотношение между азотом и водородом для образования аммиака должно быть 1:3, и у нас это соотношение явно присутствует, поскольку у нас есть достаточно водорода (5 молей H₂, что эквивалентно 5/3 моль N₂). Это означает, что азот является ограничивающим реагентом.

Теперь рассчитаем количество аммиака, которое образуется из 2 молей азота:

Моль аммиака = 2 моля N₂ * (2 моля NH₃ / 1 моль N₂) = 4 моля NH₃.

Теперь, когда мы знаем, что образуется 4 моля аммиака, учитываем процентный выход аммиака, равный 96%:

Выход аммиака = 96% = 0.96.

Количество образованного аммиака с учетом процентного выхода:

Объем аммиака = 4 моля * 0.96 = 3.84 моля.

Наконец, поскольку аммиак (NH₃) — газ при стандартных условиях, его объем можно рассчитать с использованием универсальной газовой постоянной R ≈ 0.0821 л·атм/(моль·К) при комнатной температуре (предположим, 25°C):

V = n * R * T, где V — объем газа, n — количество в молях, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах.

Предположим, что реакция происходит при комнатной температуре (25°C или 298 K):

V = 3.84 моля * 0.0821 л·атм/(моль·К) * 298 K ≈ 94.37 л.

Таким образом, образовалось примерно 94.37 л аммиака при данных условиях.