Вычислите массу (в кг) аммиака, который получается при взаимодействии 2 кмоль азота и 67,2 м3 водорода

Дано:

n (N2) = 2 кмоль

V (H2) = 67,2 м3 = 67200 л (1 м3 = 1000 л, метры кубические переводим в литры, поскольку молярный объем дан в литрах)

Vm = 22,4 л / моль - молярный объем (1 моль газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 л)

M (H2) = 2 г/моль - молярная масса водорода

M (N2) = 28 г/моль - молярная масса азота

M (NH3) = 17 г/моль - молярная масса аммиака

Решение:

Уравнение реакции

3H2 + N2 = 2NH3 (500 градусов Цельсия, повышенное давление, катализатор - железо)

Количество вещества водорода

n (H2) = V (H2) / Vm = 67200/22,4 = 3000 моль = 3 кмоль

Согласно уравнению реакции один объем (моль) азота вступит в реакцию тремя объемами (молями) водорода.

Следовательно, должно выполняться условие

n (H2) = 3n (N2)

Мы имеем

3 кмоль < 3*2 кмоль

n (H2) < 3n (N2)

Следовательно, водород взят в недостатке, а значит прореагирует полностью. Расчет будем вести по водороду, прореагировавшему полностью.

Согласно уравнению реакции количество вещества аммиака, образовавшегося в результате реакции (на 3 моля прореагировавшего водорода приходится 2 моля образовавшегося аммиака)

n (NH3) = 2n (H2) / 3 = 2*3/3 = 2 кмоль = 2000 моль

Масса образовавшегося аммиака

m (NH3) = n (NH3) * M (NH3) = 2000*17 = 34000 г = 34 кг