При каталитическом окислении 6,12 г газообразного аммиака было получено 504 мг азота. Определите выход продукта в целевой реакции. (Запишите число с точностью до целых.
Для решения задачи о выходе продукта в целевой реакции, сначала необходимо определить теоретический выход азота из газообразного аммиака.
Запишем уравнение реакции каталитического окисления аммиака: \[ 4 \text{NH}_3 + 3 \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{N}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \]
Рассчитаем количество моль аммиака (NH₃):
- Молярная масса аммиака (NH₃) = 14 (N) + 3 × 1 (H) = 17 г/моль.
- Количество моль аммиака в 6,12 г: \[ n(\text{NH}_3) = \frac{6,12 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 0,36 \text{ моль} \]
Определим количество моль азота (N₂), которое должно было бы получить: Согласно уравнению реакции, из 4 моль аммиака образуется 2 моль азота. Следовательно, 0,36 моль NH₃ даст: \[ n(\text{N}_2) = \frac{0,36 \text{ моль NH}_3}{4} \times 2 = 0,18 \text{ моль N}_2 \]
Рассчитаем массу полученного азота:
- Молярная масса азота (N₂) = 14 × 2 = 28 г/моль.
- Масса азота: \[ m(\text{N}_2) = n(\text{N}_2) \times \text{молярная масса N}_2 = 0,18 \text{ моль} \times 28 \text{ г/моль} \approx 5,04 \text{ г} \]
Теперь определим фактический выход продукта: У нас получено 504 мг азота, что равняется 0,504 г.
Соберем все данные для нахождения выхода:
- Теоретическая масса азота = 5,04 г.
- Фактическая масса азота = 0,504 г.
Выход продукта (в процентах) рассчитывается по формуле: \[ \text{Выход} = \left( \frac{\text{фактическая масса}}{\text{теоретическая масса}} \right) \times 100\% \] Подставим известные значения: \[ \text{Выход} = \left( \frac{0,504 \text{ г}}{5,04 \text{ г}} \right) \times 100\% \approx 10\% \]
Итак, выход продукта в целевой реакции составляет примерно 10%.
