Яка кількість продукту реакції отримана при синтезі амоніаку, використовуючи 40 літрів азоту і необхідну кількість
Яка кількість продукту реакції отримана при синтезі амоніаку, використовуючи 40 літрів азоту і необхідну кількість водню, якщо в результаті було отримано 48.6 грамів амоніаку? Співвідношення між отриманим і теоретично можливим кількостями продукту.
Смешарик 61
Для розв"язання цієї задачі нам знадобиться баланс реакції і правило стехіометрії.Спершу складемо баланс реакції синтезу амоніаку:
\[N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3\]
З цього балансу видно, що для утворення 2 молекул амоніаку необхідно 1 молекула азоту (N2) та 3 молекули водню (H2).
Задано, що ми використали 40 літрів азоту, а теоретично можливим співвідношенням є 1 молекула азоту на 2 молекули амоніаку. Тому:
\[40\,л \quad N_2 \times \frac{1\,мол}{22.4\,л} \times \frac{2\,мол\,NH_3}{1\,мол\,N_2} = 3.57\,мол\,NH_3\]
Далі, задано, що отримано 48.6 грамів амоніаку. Використаємо формулу для розрахунку кількості речовини з маси:
\[мол\,NH_3 = \frac{маса\,NH_3}{молярна\,маса\,NH_3}\]
Молярна маса амоніаку (NH3) дорівнює 17.031 г/моль. Підставивши відповідні значення, ми отримаємо:
\[мол\,NH_3 = \frac{48.6\,г}{17.031\,г/моль} = 2.85\,мол\,NH_3\]
Тепер ми можемо порівняти отриману кількість амоніаку з теоретично можливою кількістю. Виходячи з рівняння реакції, бачимо, що на 1 молекулу азоту припадає 2 молекули амоніаку. Отже, теоретично можливою кількістю амоніаку буде:
\[теоретична\,кількість\,NH3 = 1\,мол\,N2 \times \frac{2\,мол\,NH3}{1\,мол\,N2} = 2\,мол\,NH3\]
Висновок: При синтезі амоніаку з використанням 40 літрів азоту і необхідної кількості водню, отримано 2.85 моля амоніаку. Порівняно з теоретично можливою кількістю, відношення між отриманою і теоретичною кількостями амоніаку становить приблизно 1.43:1.