Сколько аммиака можно получить из 200м3 азота, если процент выхода продукта реакции составляет

Denis_4599

14

Для решения данной задачи нам необходимо знать, какая реакция происходит между азотом и аммиаком. Реакция двух газов:

\[N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3\]

Из уравнения реакции видно, что на каждые 1 молекулу N2 и 3 молекулы H2 образуется 2 молекулы NH3.
Теперь дадим обоснование решения задачи и выполним расчеты.

Мы знаем, что объем газа пропорционален количеству вещества в литре (при заданной температуре и давлении). Следовательно, необходимо вычислить количество вещества \(n\) азота, содержащегося в 200 м³.

Сначала найдем количество вещества азота в литрах, используя уравнение:

\[n = V \cdot \frac{P}{RT}\]

Где:
\(V\) - объем газа (в литрах) = 200 м³ = 200000 л
\(P\) - давление (предположим, что 1 атмосфера)
\(R\) - универсальная газовая постоянная = 0,0821 л * атм / (моль * К)
\(T\) - температура в Кельвинах (предположим, что комнатная температура = 298 К)

Тогда

\[n = 200000 \cdot \frac{1}{0,0821 \cdot 298} \approx 8111 \text{ моль}\]

Исходя из уравнения реакции, мы знаем, что каждые 2 молекулы аммиака образуются из 1 молекулы азота. Следовательно, из 8111 моль азота можно получить:

\[8111 \text{ моль } \times \frac{2 \text{ моль NH3}}{1 \text{ моль N2}} = 16222 \text{ моль NH3}\]

Теперь, зная количество вещества аммиака, можно перевести его обратно в объем. Используя формулу, аналогичную той, что мы использовали для азота, мы можем получить:

\[V = n \cdot \frac{RT}{P}\]

Где:
\(n\) - количество вещества = 16222 моль
\(R\) - универсальная газовая постоянная = 0,0821 л * атм / (моль * К)
\(T\) - температура в Кельвинах (предположим, что комнатная температура = 298 К)
\(P\) - давление (предположим, что 1 атмосфера)

Тогда

\[V \approx 16222 \cdot \frac{0,0821 \cdot 298}{1} \approx 404488 \text{ л}\]

Таким образом, на основе данной реакции и данных, мы можем получить около 404488 л аммиака из 200 м³ азота при условии, что процент выхода продукта реакции составляет 100%. Обратите внимание, что в реальности процент выхода продукта реакции может быть ниже и зависит от условий проведения реакции.