Question

а) Определите объем водорода необходимый для реакции образования аммиака, если взяли 10 литров азота.
б) Определите объем водорода необходимый для реакции образования аммиака, если взяли 0,5 литров азота.
в) Определите объем азота необходимый для реакции образования аммиака, если получили 10 литров аммиака.
г) Определите объем азота необходимый для реакции образования аммиака, если взяли 9 литров водорода.

Answer 1

а) N2+3H2=2NH3
v(NH3)=V/Vm=5/22,4=0,22(моль)
v(N2)=v(NH3)/2=0,22/2=0,11(моль)
V(N2)=v*Vm=0,11*22,4=2,46(л)
v(H2)=v(NH3)/2*3=0,22/2*3=0,33(моль)
V(H2)=v*Vm=0,33*22,4=7,39(л)
азот - 2,46л

водород - 7,39л

б) Реакция взаимодействия азота с водородом
N2+3*H2->2*NH3

Молекулярный вес аммиака M(NH3)=17.

Из уравнения реакции видно, что из 3 молей водорода получается при 100% выходе 2 моля аммиака.

При 100% выходе было бы получено 170/0.1 = 1700 г аммиака, что составляет количество вещества ν(NH3) =1700/17 = 100 моль, тогда надо потратить количество водорода ν(H2)=100*3/2=150 моль. Так как 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22.4 л, то потребуется объем водорода V=22.4*150=3360 л =3.36 м^3

в) Пишем уравнение реакции:

N2 + 3H2 = 2NH3 (температура около 250 градусов, давление около 10 МПа, катализатор - губчатое железо с добавками платины, никеля).

Это уравнение показывает образование 100-% аммиака (по массе), но так как реакция обратимая, этого никогда не бывает. Но при 100-% выходе масса аммиака составила бы:

m(NH3) = 3,4 г/0,25 = 13,6 г

n(NH3) = 13,6 г/17 г/моль = 0,8 моль

n(NH3) = 1/2n(N2) = 0,4 моль.

V(N2) = 0,4 моль * 22,4 л/моль = 8,96 л

Так как объёмная доля азота составляет 78%, то

Vвозд. = 8,96 л/0,78 = 11,5 л

г) Запишем уравнение реакции:
NH4Cl->NH3+HCl

Из уравнения видно, что из 1 моль хлорида аммония получается 1 моль аммиака, который занимает 22.4 л. Молекулярный вес аммония - 14+4+35.5=53.5, т.е 20 г хлорида аммония составляет количество вещества n=20/53.5=0.37 моль, поэтому при разложении 20 г аммония будет получено 0.37 моль аммония, который будет занимать объем V=22.4*0.37=8.3 л.