Какой объем аммиака образуется при взаимодействии 5 л (н.у.) водорода с избытком азота. (Решить задачу через объемные отношения газов).
Условие:
Решение:
Для решения этой задачи через объемные отношения газов, мы должны знать соотношение объемов реагирующих газов в реакции.
Уравнение реакции между водородом (H2) и азотом (N2) для образования аммиака (NH3) выглядит следующим образом:
N2 + 3H2 → 2NH3
Из уравнения видно, что для образования 2 молекул аммиака требуется 3 молекулы водорода и 1 молекула азота.
Так как у нас есть избыток азота, мы можем считать, что азот полностью реагирует, и остается только определить, сколько молекул аммиака образуется из 5 л (н.у.) водорода.
Для этого нам нужно знать, сколько молекул газа содержится в 5 л (н.у.) водорода. Для этого мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление газа, V - его объем, n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
При нормальных условиях (н.у.), давление (P) равно 1 атмосфере, температура (T) равна 273 К, а универсальная газовая постоянная (R) равна 0,0821 л·атм/(моль·К).
Таким образом, мы можем рассчитать количество молекул водорода:
n = PV / RT = (1 атм) * (5 л) / (0,0821 л·атм/(моль·К) * 273 К) = 0,227 моль
Теперь мы знаем, что для образования 2 молекул аммиака требуется 3 молекулы водорода. Поэтому, чтобы найти количество молекул аммиака, мы можем использовать пропорцию:
2 молекулы NH3 / 3 молекулы H2 = x молекул NH3 / 0,227 моль H2
x = (2 молекулы NH3 * 0,227 моль H2) / 3 молекулы H2 = 0,151 моль NH3
Теперь мы можем рассчитать объем аммиака, зная количество молекул и уравнение состояния идеального газа:
V = nRT / P = (0,151 моль) * (0,0821 л·атм/(моль·К)) * (273 К) / (1 атм) ≈ 3,96 л
Таким образом, при взаимодействии 5 л (н.у.) водорода с избытком азота образуется примерно 3,96 л аммиака.