Номер 15, страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

15. Сколько литров аммиака можно получить из 600 л водорода, если объёмная доля выхода аммиака равна 40%? Объёмы газов измерены при одинаковых условиях.

Дано:

$V(H_2) = 600 \text{ л}$

$\eta(\text{NH}_3) = 40\% = 0.4$

Найти:

$V_{\text{практ}}(\text{NH}_3) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции синтеза аммиака из водорода и азота:

$$ N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3 $$

2. Условие "объёмы газов измерены при одинаковых условиях" позволяет нам использовать закон объёмных отношений Гей-Люссака, согласно которому объёмы вступающих в реакцию и образующихся в ней газов относятся между собой как простые целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что из 3 объёмов водорода ($H_2$) теоретически можно получить 2 объёма аммиака ($NH_3$). Рассчитаем теоретически возможный объём аммиака ($V_{\text{теор}}(\text{NH}_3)$), который можно получить из 600 л водорода. Для этого составим пропорцию:

$$ \frac{V(H_2)}{V_{\text{теор}}(\text{NH}_3)} = \frac{3}{2} $$

Выразим из пропорции теоретический объём аммиака:

$$ V_{\text{теор}}(\text{NH}_3) = \frac{2 \cdot V(H_2)}{3} $$

Подставим известные значения:

$$ V_{\text{теор}}(\text{NH}_3) = \frac{2 \cdot 600 \text{ л}}{3} = \frac{1200 \text{ л}}{3} = 400 \text{ л} $$

Таким образом, при 100%-ном выходе реакции из 600 л водорода можно было бы получить 400 л аммиака.

3. По условию задачи, объёмная доля выхода аммиака ($\eta$) составляет 40%. Это означает, что практически образуется только 40% от теоретически возможного количества. Рассчитаем практический объём аммиака ($V_{\text{практ}}(\text{NH}_3)$):

$$ V_{\text{практ}}(\text{NH}_3) = V_{\text{теор}}(\text{NH}_3) \cdot \eta $$

Переведем проценты в доли: $40\% = 0.4$.

$$ V_{\text{практ}}(\text{NH}_3) = 400 \text{ л} \cdot 0.4 = 160 \text{ л} $$

Ответ: из 600 л водорода можно получить 160 л аммиака.