Question

Водород смешали с азотом в молярном соотношении 4:1 и нагрели с катализатором. Рассчитайте среднею молекулярную массу полученной смеси газов, если выход аммиака составил 50%?

Answer 1

N2 +3 H2 = 2NH3
3 моль H2  взаимодействуют с 1 моль N2, получается 2 моль NH3 (теоретически), остается непрореагировавший 1 моль водорода.
n(практ. NH3) = 50%*2/100% = 1 моль.
М ср. =( n(NH3)*M(NH3)+n(H2)*M(H2))/(n(NH3) + n(H2)) =
(1*17 + 1*2)/(1+1) = 9,5 г/моль

Answer 2

Для расчета средней молекулярной массы полученной смеси газов необходимо знать молекулярные массы водорода (H2), азота (N2) и аммиака (NH3).

Молекулярная масса водорода (H2) равна 2 г/моль. Молекулярная масса азота (N2) равна 28 г/моль. Молекулярная масса аммиака (NH3) равна 17 г/моль.

Так как молярное соотношение водорода к азоту в смеси равно 4:1, то на 4 молекулы водорода приходится 1 молекула азота. Таким образом, массовое соотношение водорода к азоту составляет 4*2 : 1*28 = 8 : 28 = 2 : 7.

Если выход аммиака составил 50%, то на 4 молекулы водорода будет приходиться 1 молекула аммиака, а на 8 молекул азота - также 1 молекула аммиака.

Тогда массовое соотношение аммиака к водороду и азоту составляет (1*17) : (4*2 + 8*28) = 17 : (8 + 224) = 17 : 232 = 0,0733.

Для расчета средней молекулярной массы полученной смеси газов используется следующая формула:

Мср = (m1 + m2 + m3) / n

где Мср - средняя молекулярная масса, m1, m2, m3 - массы компонентов, n - количество компонентов.

В данном случае количество компонентов равно 3 (водород, азот, аммиак), а их массы уже известны: m1 = 2 г/моль, m2 = 28 г/моль, m3 = 17 г/моль.

Подставляем значения в формулу:

Мср = (2 + 28 + (0,0733*(2 + 28))) / 3 = (2 + 28 + 2,0836) / 3 ≈ 10,0286 / 3 ≈ 3,3428 г/моль.

Таким образом, средняя молекулярная масса полученной смеси газов составляет примерно 3,3428 г/моль.