Чтобы рассчитать объем водорода (H₂) и массу азота (N₂), необходимую для получения 102 г аммиака (NH₃), нужно сначала использовать уравнение реакции синтеза аммиака:
\[ N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \]
Это уравнение говорит нам, что 1 моле N₂ реагирует с 3 молями H₂ для получения 2 моль NH₃.
Сначала найдем количество молей аммиака:
- Молярная масса аммиака (NH₃) = 14 (N) + 3 × 1 (H) = 17 г/моль.
- \( n_{NH₃} = \frac{102 г}{17 г/моль} = 6 \text{ моль} \)
Теперь определим, сколько молей азота и водорода нужно для получения 6 моль NH₃.
- Из уравнения видно, что для получения 2 молей NH₃ требуется 1 моль N₂ и 3 моль H₂.
- Следовательно, для 6 моль NH₃ потребуется:
- \( n_{N₂} = \frac{1}{2} \times 6 = 3 \text{ моль} \)
- \( n_{H₂} = \frac{3}{2} \times 6 = 9 \text{ моль} \)
Рассчитаем массу азота (N₂):
- Молярная масса N₂ = 2 × 14 = 28 г/моль.
- Масса N₂ = \( n_{N₂} \times M_{N₂} = 3 \text{ моль} \times 28 \text{ г/моль} = 84 \text{ г} \)
Рассчитаем объем водорода (H₂):
- Одним из способов расчета объема газа является использование формулы \( V = n \times V_m \), где \( V_m \) — молярный объем газа при нормальных условиях (примерно 22.4 л/моль).
- Объем H₂ = \( n_{H₂} \times V_m = 9 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 201.6 \text{ л} \)
Таким образом, для получения 102 г аммиака потребуется:
- Масса N₂: 84 г
- Объем H₂: 201.6 л.