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%.
