Номер 8, страница 69 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 15. Азот. Глава 1. Неметаллы - номер 8, страница 69.

Условие.

8. Какой объем аммиака теоретически можно получить из 6 л водорода и 3 л азота?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(H_2) = 6 \text{ л}$

$V(N_2) = 3 \text{ л}$

(Перевод в СИ не требуется, так как согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, при одинаковых условиях температуры и давления объемы реагирующих газов и газообразных продуктов относятся как их стехиометрические коэффициенты. Расчеты можно вести в заданных единицах объема.)

Найти:

$V(NH_3) - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо записать уравнение реакции синтеза аммиака ($NH_3$) из азота ($N_2$) и водорода ($H_2$):

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

2. Из уравнения реакции видно, что 1 объем азота реагирует с 3 объемами водорода с образованием 2 объемов аммиака. Таким образом, объемное соотношение реагентов и продукта составляет:

$V(N_2) : V(H_2) : V(NH_3) = 1 : 3 : 2$

3. Далее необходимо определить, какой из исходных газов находится в недостатке, так как именно он будет определять максимальное количество продукта (лимитирующий реагент).

Сравним теоретическое и практическое соотношение объемов реагентов. По уравнению, на 1 объем $N_2$ требуется 3 объема $H_2$.

У нас есть 3 л $N_2$. Для полной реакции этого количества азота потребовалось бы:

$V(H_2)_{\text{теор.}} = 3 \times V(N_2) = 3 \times 3 \text{ л} = 9 \text{ л}$

По условию задачи у нас имеется только 6 л водорода, что меньше требуемых 9 л. Это означает, что водород находится в недостатке и прореагирует полностью, а азот — в избытке. Расчет объема аммиака следует вести по водороду.

4. Составим пропорцию для расчета объема аммиака, исходя из объема лимитирующего реагента (водорода) и стехиометрических коэффициентов в уравнении:

$\frac{V(H_2)}{3} = \frac{V(NH_3)}{2}$

Подставим в пропорцию известный объем водорода:

$\frac{6 \text{ л}}{3} = \frac{V(NH_3)}{2}$

Теперь выразим и вычислим объем аммиака $V(NH_3)$:

$V(NH_3) = \frac{6 \text{ л} \times 2}{3} = \frac{12 \text{ л}}{3} = 4 \text{ л}$

Ответ: теоретически можно получить 4 л аммиака.