Для решения задачи необходимо использовать стехиометрию реакции синтеза аммиака (NH₃) из азота (N₂) и водорода (H₂):
\[ N_2 + 3 H_2 \rightarrow 2 NH_3 \]
Шаги решения:
- Определить молярные массы веществ:
- N₂: 28 г/моль
- NH₃: 17 г/моль
- H₂: 2 г/моль
Найти количество нитрогена: \[ n_{N_2} = \frac{7\,\text{г}}{28\,\text{г/моль}} = 0{,}25\,\text{моль} \]
Исходя из стехиометрии:
- 1 моль N₂ реагирует с 3 моль водорода
- 2 моль NH₃ образуется при реакции с 1 моль N₂
Рассчитать количество водорода, необходимого для реакции с 0,25 моль N₂: \[ n_{H_2} = 3 \times n_{N_2} = 3 \times 0{,}25 = 0{,}75\,\textоль \]
Объем водорода при стандартных условиях: Стандартный объем 1 моль газа — примерно 22,4 л.
\[ V_{H_2} = n_{H_2} \times 22,4\,л/моль = 0,75 \times 22,4\,л = 16,8\,л \]
Ответ: 16,8 литров.
Итог: Объем водорода, вступающий в реакцию с 7 г азота, составляет 16,8 л.