Hvilket volumen nitrogen ved 215 C og 715 mmHg ville være nødvendigt for at reagere med 0,1 mol brint til at producere ammoniak?

For at bestemme mængden af ​​nitrogen, der kræves for at reagere med 0,1 mol brint for at producere ammoniak, kan vi bruge den ideelle gaslov og reaktionens støkiometri.

Den afbalancerede kemiske ligning for reaktionen er:

$$N_2 + 3H_2 \højrepil 2NH_3$$

Ifølge ligningen reagerer 1 mol nitrogen med 3 mol brint. Derfor kræver 0,1 mol brint 1/3 mol nitrogen for at opnå fuldstændig reaktion.

Ved at bruge den ideelle gaslov, $$PV =nRT$$ hvor P er tryk, V er volumen, n er antallet af mol, R er den ideelle gaskonstant, og T er temperatur.

Vi kan omarrangere ligningen for at beregne volumen af ​​nitrogen:$$V =\frac{nRT}{P}$$

Givet:

- Temperatur, $$T =215 °C + 273 =488 K$$ (Konvertering af Celsius til Kelvin)

- Tryk, $$P =715 mmHg =715/760 =0,941 atm (Konvertering af mmHg til atm)$$

- Antal mol nitrogen, $$n =\frac{1}{3} \ gange 0,1 =0,033 mol$$

- Gaskonstant, $$R =0,08206 L * atm/mol * K$$

Tilslutning af værdierne:$$V =\frac{(0,033 mol) \times (0,08206 L * atm / mol * K) \times (488 K)}{0,941 atm}$$ $$V \ca. 1,14 L$$

Derfor kræves der cirka 1,14 liter nitrogen ved 215 °C og 715 mmHg for at reagere med 0,1 mol brint og producere ammoniak.