Для синтеза аммиака 10 10 л азота смешали с 50 50 л водорода в присутствии катализатора при нагревании и повышенном давлении. При этом удалось получить 9 9 л аммиака. Каков выход…

Чтобы решить задачу, давайте пошагово разберёмся с выходом реакции в процентах.

Шаг 1: Понятие выхода реакции

Выход реакции (в процентах) показывает, какую часть препарата (в данном случае аммиака) удалось получить из теоретически возможного количества. Формула для расчёта выхода реакции выглядит следующим образом:

\[ \text{Выход реакции} (\%) = \left( \frac{\text{фактический выход}}{\text{теоретический выход}} \right) \times 100 \]

Шаг 2: Определение теоретического выхода

Для реакции синтеза аммиака (NH₃) из азота (N₂) и водорода (H₂) используется уравнение:

\[ N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \]

Это означает, что 1 молекула азота реагирует с 3 молекулами водорода, чтобы образовать 2 молекулы аммиака. Теперь видим, что:

• 10 литров азота (N₂) могут дать максимум 20 литров аммиака (NH₃), потому что:

  • 10 л N₂ соответствуют 10 л/1 = 10 молекул N₂, которые могут образовать 20 молекул NH₃.

• 50 литров водорода (H₂) могут дать максимум 33.33 литров аммиака (NH₃), потому что:

  • 50 л H₂ соответствуют 50 л/3 = 16.67 молекул NH₃.

Шаг 3: Выбор ограничивающего реагента

Теперь необходимо определить, какой из реагентов ограничивает реакцию. В нашем случае:

• Азот: 10 л дают 20 л NH₃.
• Водород: 50 л дают 33.33 л NH₃.

Ограничивающим реагентом является азот, так как он позволяет получить меньше аммиака (20 л).

Шаг 4: Рассчитываем теоретический выход

Итак, теоретический выход реакции составляет 20 литров аммиака.

Шаг 5: Фактический выход

Дано, что фактический выход аммиака составил 9 литров.

Шаг 6: Рассчитываем выход реакции

Теперь мы можем подставить значения в формулу:

\[ \text{Выход реакции} (\%) = \left( \frac{9 \, \text{л}}{20 \, \text{л}} \right) \times 100 = 45\% \]

Заключение

Выход реакции составляет 45%. Это означает, что из теоретически возможного количества аммиака удалось получить 45%.