Question

Вычислите массу (в кг) аммиака, который получается при взаимодействии 2 кмоль азота и 67,2 м3 водорода

Answer 1

Дано: 
n(N2) = 2 кмоль 
V(H2) = 67,2 м3 = 67200 л (1 м3 = 1000 л, метры кубические переводим в литры, поскольку молярный объем дан в литрах) 
Vm = 22,4 л/ моль - молярный объем (1 моль газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 л) 
M(H2) = 2 г/моль – молярная масса водорода 
M(N2) = 28 г/моль – молярная масса азота 
M(NH3) = 17 г/моль – молярная масса аммиака 
Решение: 
Уравнение реакции 
3H2 + N2 = 2NH3 (500 градусов Цельсия, повышенное давление, катализатор – железо) 
Количество вещества водорода 
n(H2) = V(H2)/Vm = 67200/22,4 = 3000 моль = 3 кмоль 
Согласно уравнению реакции один объем (моль) азота вступит в реакцию тремя объемами (молями) водорода. 
Следовательно, должно выполняться условие 
n(H2) = 3n(N2) 
Мы имеем 
3 кмоль < 3*2 кмоль 
n(H2) < 3n(N2) 
Следовательно, водород взят в недостатке, а значит прореагирует полностью. Расчет будем вести по водороду, прореагировавшему полностью. 
Согласно уравнению реакции количество вещества аммиака, образовавшегося в результате реакции ( на 3 моля прореагировавшего водорода приходится 2 моля образовавшегося аммиака) 
n(NH3) = 2n(H2)/3 = 2*3/3 = 2 кмоль = 2000 моль 
Масса образовавшегося аммиака 
m(NH3) = n(NH3)*M(NH3) = 2000*17 = 34000 г = 34 кг