Какова масса аммиака, полученного при реакции азота объемом 28 л (при н.у) с избытком водорода, если массовая доля

Putnik_Sudby

46

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать принцип сохранения массы, который гласит, что масса всех реагирующих веществ должна быть равна массе всех образовавшихся веществ.

Дано, что объем азота составляет 28 л при нормальных условиях (температуре 0°C и давлении 1 атмосфера). Также известно, что массовая доля аммиака составляет 45%.

1. Найдем массу азота в условиях н.у (нормальных условиях):
Для данной задачи нам понадобится знать молярную массу азота (N₂), которая равна примерно 28 г/моль.
Масса азота равна произведению его молярной массы на количество вещества:
\[масса_{азота} = молярная\ масса_{азота} \times количество_{азота}\]

Количество азота можем найти, зная его объем и использовав уравнение состояния идеального газа:
\[PV = nRT\]

Где:
P - давление (в данном случае равно 1 атмосфера)
V - объем (в данном случае 28 л)
n - количество вещества азота (что нам и нужно найти)
R - универсальная газовая постоянная (примерно 0,0821 атм·л/(моль·К))
T - температура в Кельвинах (0°C = 273 К)

Решая уравнение относительно n, получаем:
\[количество_{азота} = \frac{{PV}}{{RT}}\]

Подставляем известные значения и находим количество азота.
Выразим массу азота:
\[масса_{азота} = молярная\ масса_{азота} \times количество_{азота}\]


2. Найдем массу аммиака:
Дано, что массовая доля выхода аммиака составляет 45%, что означает, что 45% массы реагентов превращается в аммиак.
Таким образом, масса аммиака будет равна произведению массы азота на массовую долю аммиака:
\[масса_{аммиака} = масса_{азота} \times массовая\ доля_{аммиака}\]

Это представляет собой пошаговое решение задачи. Теперь давайте вычислим все значения.

1. Расчет количества азота:
Молярная масса азота (N₂) ≈ 28 г/моль
R = 0,0821 атм·л/(моль·К)
T = 273 К
P = 1 атмосфера
V = 28 л

\[количество_{азота} = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{1 \times 28}}{{0,0821 \times 273}} \approx 1,07\ моль\]

\[масса_{азота} = молярная\ масса_{азота} \times количество_{азота} = 28 \times 1,07 \approx 29,96\ г\]

2. Расчет массы аммиака:
Массовая доля аммиака = 45%

\[масса_{аммиака} = масса_{азота} \times массовая\ доля_{аммиака} = 29,96 \times 0,45 \approx 13,48\ г\]

Таким образом, масса аммиака, полученного при реакции азота объемом 28 л (при н.у) с избытком водорода, составляет примерно 13,48 г.