Номер 10, страница 49 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

количество вещества азота $n(N_2) = 5 \text{ моль}$

количество вещества водорода $n(H_2) = 9 \text{ моль}$

Молярный объем при нормальных условиях $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

Найти:

Объем аммиака $V(NH_3)$

Решение:

Сначала запишем сбалансированное химическое уравнение реакции синтеза аммиака (процесс Габера-Боша):

$N_2(г) + 3H_2(г) \rightarrow 2NH_3(г)$

Согласно этому уравнению, 1 моль азота ($N_2$) реагирует с 3 молями водорода ($H_2$) с образованием 2 молей аммиака ($NH_3$).

Далее необходимо определить лимитирующий реагент, так как исходные количества веществ не находятся в стехиометрическом соотношении. Для этого разделим количество каждого реагента на его стехиометрический коэффициент в уравнении:

Для азота ($N_2$): $\frac{n(N_2)}{\text{коэффициент } N_2} = \frac{5 \text{ моль}}{1} = 5$

Для водорода ($H_2$): $\frac{n(H_2)}{\text{коэффициент } H_2} = \frac{9 \text{ моль}}{3} = 3$

Поскольку значение для водорода (3) меньше, чем для азота (5), водород ($H_2$) является лимитирующим реагентом. Это означает, что именно количество водорода определяет максимальное количество аммиака, которое может быть получено.

Теперь рассчитаем количество образовавшегося аммиака, исходя из количества лимитирующего реагента (водорода) и стехиометрии реакции:

Из 3 моль $H_2$ образуется 2 моль $NH_3$.

Следовательно, из 9 моль $H_2$ образуется следующее количество аммиака:

$n(NH_3) = 9 \text{ моль } H_2 \times \frac{2 \text{ моль } NH_3}{3 \text{ моль } H_2} = 6 \text{ моль } NH_3$

Наконец, рассчитаем объем аммиака при нормальных условиях. При нормальных условиях 1 моль любого идеального газа занимает объем 22.4 дм$^3$.

$V(NH_3) = n(NH_3) \times V_m$

$V(NH_3) = 6 \text{ моль} \times 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 134.4 \text{ дм}^3$

Ответ: 134,4 дм$^3$