2 λίτρα N2 και H2 σε πλήρη αντίδραση θα έδιναν λίτρο NH3;

Για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τη στοιχειομετρία και τον ιδανικό νόμο για το αέριο.

Πρώτον, ας γράψουμε την ισορροπημένη χημική εξίσωση για την αντίδραση μεταξύ N2 και H2 για να σχηματίσουν NH3:

$$ n_2 + 3h_2 \ rightarrow 2nh_3 $$

Στη συνέχεια, πρέπει να προσδιορίσουμε το περιοριστικό αντιδραστήριο. Για να γίνει αυτό, πρέπει να συγκρίνουμε τον αριθμό των γραμμομορίων κάθε αντιδραστηρίου.

Στο STP (0 ° C και 1 atm), 1 λίτρο του Ν2 περιέχει (1 L / 22,4 L / mol) =0,0446 mol του Ν2 και 1 λίτρο Η2 περιέχει (1 L / 22,4 L / mol) =0,0446 mol του Η2.

Με βάση την ισορροπημένη χημική εξίσωση, 1 mole του Ν2 αντιδρά με 3 moles του Η2. Επομένως, χρειαζόμαστε 0,0446 mol * 3 =0,1338 mol του Η2 για να αντιδράσουμε πλήρως με 0,0446 mol του Ν2.

Δεδομένου ότι έχουμε μόνο 0,0446 mol του Η2, είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.

Τώρα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την στοιχειομετρία της ισορροπημένης χημικής εξίσωσης για να προσδιορίσουμε πόσα moles του NH3 θα παραχθούν.

Δεδομένου ότι το 1 mole του Η2 αντιδρά για την παραγωγή 2 γραμμομοριακών NH3, 0.0446 mol του Η2 θα παράγουν 0.0446 mol * 2 =0.0892 mol του NH3.

Τέλος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ιδανικό νόμο για το αέριο για να καθορίσουμε τον όγκο του NH3 που παράγεται. Στο STP, 1 mole οποιουδήποτε αερίου καταλαμβάνει 22,4 λίτρα. Επομένως, 0.0892 mol του NH3 θα καταλαμβάνουν 0.0892 mol * 22.4 L/mol =1.99 λίτρα.

Επομένως, 2 λίτρα N2 και H2 σε πλήρη αντίδραση θα έδιναν 1,99 λίτρα NH3.