Номер 10, страница 51 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано

количество вещества аммиака: $n(\text{NH}_3) = 6 \text{ моль}$
количество вещества кислорода: $n(\text{O}_2) = 10 \text{ моль}$
нормальные условия (н.у.), при которых молярный объем газа: $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

Перевод в систему СИ:
Количество вещества аммиака: $n(\text{NH}_3) = 6 \text{ моль}$ (уже в СИ)
Количество вещества кислорода: $n(\text{O}_2) = 10 \text{ моль}$ (уже в СИ)
Молярный объем газа при н.у.: $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 22.4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

объем азота: $V(\text{N}_2)$

Решение

Запишем сбалансированное уравнение реакции взаимодействия аммиака с кислородом с образованием азота и воды:

$4\text{NH}_3 + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{N}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$

Определим, какое из исходных веществ является лимитирующим реагентом, сравнивая мольные соотношения веществ.

Из уравнения реакции видно, что 4 моль $\text{NH}_3$ реагируют с 3 моль $\text{O}_2$.

1. Определим, сколько моль $\text{O}_2$ необходимо для полного взаимодействия с 6 моль $\text{NH}_3$:

$n(\text{O}_2)_{\text{необх}} = n(\text{NH}_3) \times \frac{3 \text{ моль } \text{O}_2}{4 \text{ моль } \text{NH}_3} = 6 \text{ моль } \times \frac{3}{4} = 4.5 \text{ моль } \text{O}_2$

2. Сравним требуемое количество $\text{O}_2$ с имеющимся количеством:

Имеющееся количество $\text{O}_2$ составляет 10 моль. Так как $10 \text{ моль } > 4.5 \text{ моль }$, кислород находится в избытке. Следовательно, аммиак ($\text{NH}_3$) является лимитирующим реагентом, и все дальнейшие расчеты будут производиться по нему.

3. Вычислим количество моль азота ($\text{N}_2$), образовавшегося в результате реакции, исходя из лимитирующего реагента ($\text{NH}_3$):

По уравнению реакции, 4 моль $\text{NH}_3$ образуют 2 моль $\text{N}_2$.

$n(\text{N}_2) = n(\text{NH}_3)_{\text{лимит}} \times \frac{2 \text{ моль } \text{N}_2}{4 \text{ моль } \text{NH}_3} = 6 \text{ моль } \times \frac{2}{4} = 3 \text{ моль } \text{N}_2$

4. Рассчитаем объем азота при нормальных условиях:

Объем газа при нормальных условиях можно найти по формуле: $V = n \times V_m$, где $V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$ при н.у.

$V(\text{N}_2) = n(\text{N}_2) \times V_m = 3 \text{ моль} \times 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 67.2 \text{ дм}^3$

Ответ:

Объем азота равен $67.2 \text{ дм}^3$.