Question

З азоту об'ємом 67,2 л і водню об'ємом 224 л утворився амоніак (об'єми газів дани за н.у.) Використавши цей амоніак, добули 400 мл розчину з масовою часткою нітратної кислоти 40%, і густиною 1,25 г/мл. Визначте вихід продукту реакції. Оригінальний розв'язок з дано, відповідью.

Answer 1

......................................................................

Answer 2

Давайте спростимо розв'язання на кілька кроків:

1. З'ясуємо, які об'єми реакційних компонентів були задіяні утворенні амоніаку.

2H₂ + N₂ → 2NH₃

З азоту (N₂) використали 67.2 л, а з водню (H₂) використали 224 л.

2. Знаючи об'єми реакційних компонентів, переведемо їх у масу використаних речовин. Для цього знадобиться врахувати стандартний об'єм молекул газів при нормальних умовах (н.у.): 1 моль будь-якого газу займає 22.4 літра при 0°C і 1 атмосфері тиску.

M(N₂) = 14 г/моль (молярна маса азоту) M(H₂) = 2 г/моль (молярна маса водню)

Маса азоту (m(N₂)) = V(N₂) * M(N₂) = 67.2 л * 14 г/моль Маса водню (m(H₂)) = V(H₂) * M(H₂) = 224 л * 2 г/моль

3. Знайдемо, скільки маси азоту і водню було використано для утворення амоніаку (NH₃).

Оскільки у реакції азот і водень сполучаються у співвідношенні 1:3, то найбільша кількість амоніаку, яку можна утворити, обмежена кількістю обмежуючого реагента, тобто азоту (N₂).

Коефіцієнт перетворення азоту у амоніак: 1 кмоль N₂ → 2 кмоль NH₃ Маса амоніаку (m(NH₃)) = 2 * m(N₂) = 2 * (V(N₂) * M(N₂))

4. Знаючи масу амоніаку, що утворився, тепер можемо порівняти її із масою амоніаку у розчині, що його добули.

5. Для визначення вихідного відношення амоніаку переведемо густино розчину у масову частку. Густина (d) визначається як маса речовини (m) на одиницю об'єму (V):

d = m / V

Маса амоніаку в розчині (m(NH₃)розчину) = 400 мл * 1.25 г/мл Масова частка амоніаку в розчині (мас. частка(NH₃)) = m(NH₃)розчину / V(розчину)

6. Визначимо вихід продукту реакції (відношення мас амоніаку у розчині до маси амоніаку, який максимально можна було утворити).

Вихід (%) = (мас. частка(NH₃) / мас. частка(NH₃)теор.) * 100%

Мас. частка(NH₃)теор. - теоретична масова частка амоніаку, який максимально можна утворити (якщо весь азот був би перетворений у амоніак).

Тепер ви можете обчислити вихід продукту реакції за даними, наданими в завданні. Зауважте, що для зручності всі об'єми повинні бути в одних одиницях (літри чи мілілітри).