Ποιος όγκος αζώτου στα 215 C και 715mmHg θα πρέπει να αντιδράσει με 0,1 mol υδρογόνο παράγοντας αμμωνία;

Για να προσδιοριστεί ο όγκος του αζώτου που απαιτείται για να αντιδράσει με 0,1 mol υδρογόνου για την παραγωγή αμμωνίας, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ιδανικό νόμο για το αέριο και την στοιχειομετρία της αντίδρασης.

Η ισορροπημένη χημική εξίσωση για την αντίδραση είναι:

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

Σύμφωνα με την εξίσωση, 1 mole του αζώτου αντιδρά με 3 γραμμομονείς υδρογόνου. Επομένως, το υδρογόνο 0,1 mol απαιτεί 1/3 moles αζώτου για να επιτευχθεί πλήρης αντίδραση.

Χρησιμοποιώντας τον ιδανικό νόμο περί αερίου, $$ PV =NRT $$ όπου το p είναι πίεση, V είναι όγκος, n είναι ο αριθμός των moles, r είναι η ιδανική σταθερά αερίου και το t είναι θερμοκρασία.

Μπορούμε να αναδιατάξουμε την εξίσωση για τον υπολογισμό του όγκου του αζώτου:$$ V =\ frac {nrt} {p} $$

Δεδομένος:

- Θερμοκρασία, $$ T =215 ° C + 273 =488 K $$ (μετατρέποντας τον Κελσίου σε Kelvin)

- Πίεση, $$ P =715 mmHg =715/760 =0.941 ATM (μετατροπή MMHG σε ATM) $$

- αριθμός γραμμομορίων αζώτου, $$ n =\ frac {1} {3} \ φορές 0,1 =0,033 mol $$

- σταθερά αερίου, $$ r =0.08206 l * atm / mol * k $$

Συνδέοντας τις τιμές:$$ V =\ frac {(0.033 mol) \ φορές (0.08206 l * atm / mol * k) \ times (488 K)} {0.941 atm} $$ $$ v \ περίπου 1.14 l $$

Επομένως, περίπου 1,14 λίτρα αζώτου στους 215 ° C και 715mmHg θα πρέπει να αντιδράσουν με 0,1 mol υδρογόνου και να παράγουν αμμωνία.