Для получения 68 граммов аммиака (NH₃) из реакций нитрогена (N₂) и водорода (H₂), необходимо рассмотреть уравнение реакции синтеза аммиака:
\[ N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \]
Теперь рассчитаем, сколько моль аммиака нам нужно. Молярная масса аммиака составляет примерно 17 г/моль, следовательно:
\[ n(NH₃) = \frac{68 \, \text{г}}{17 \, \text{г/моль}} = 4 \, \text{моль} \]
Согласно уравнению, 2 моль NH₃ образуется из 1 моль N₂ и 3 моль H₂. Это указывает на то, что для 4 моль NH₃ нам потребуется:
\[ n(N_2) = \frac{1}{2} \times n(NH₃) = \frac{1}{2} \times 4 \, \text{моль} = 2 \, \text{моль} \]
\[ n(H_2) = \frac{3}{2} \times n(NH₃) = \frac{3}{2} \times 4 \, \text{моль} = 6 \, \text{моль} \]
Теперь можем рассчитать объем газов, используя условие, что 1 моль газа занимает 22.4 литра при стандартных условиях:
\[ V(N_2) = n(N_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} = 2 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 44.8 \, \text{л} \]
\[ V(H_2) = n(H_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} = 6 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 134.4 \, \text{л} \]
Но нужно учесть, что выход реакции составляет 75%. Это значит, что нам нужно увеличить количество необходимых газа на коэффициент, равный обратному выходу реакции:
\[ V(N_2, \text{требуется}) = \frac{V(N_2)}{0.75} = \frac{44.8 \, \text{л}}{0.75} \approx 59.73 \, \text{л} \]
\[ V(H_2, \text{требуется}) = \frac{V(H_2)}{0.75} = \frac{134.4 \, \text{л}}{0.75} \approx 179.2 \, \text{л} \]
Таким образом, для получения 68 г аммиака при выходе реакции 75% потребуется приблизительно 59.73 литра азота и 179.2 литра водорода при стандартных условиях.