Номер 3, страница 37, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Сколько литров аммиака ($\text{NH}_3$) образуется при взаимодействии 112 кг азота ($\text{N}_2$) с водородом ($\text{H}_2$)? Выход от теоретически возможного 80% (нормальные условия).

Ответ: $143,36 \text{ м}^3$.

3. Дано:

$m(N_2) = 112 \text{ кг}$

$\eta = 80\%$

Условия: нормальные (н.у.)

$m(N_2) = 112 \text{ кг} = 112000 \text{ г}$

Найти:

$V(NH_3) - ?$

Решение:

1. Составляем уравнение реакции синтеза аммиака из азота и водорода (процесс Габера):

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

2. Находим количество вещества азота ($N_2$). Сначала вычисляем молярную массу азота:

$M(N_2) = 2 \cdot 14 = 28 \text{ г/моль}$

Затем вычисляем количество вещества по формуле $n = m/M$:

$n(N_2) = \frac{m(N_2)}{M(N_2)} = \frac{112000 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 4000 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определяем теоретически возможное количество вещества аммиака ($NH_3$). Стехиометрическое соотношение между азотом и аммиаком составляет 1:2.

$\frac{n(N_2)}{1} = \frac{n_{теор}(NH_3)}{2}$

$n_{теор}(NH_3) = 2 \cdot n(N_2) = 2 \cdot 4000 \text{ моль} = 8000 \text{ моль}$

4. Вычисляем теоретический объем аммиака, который может образоваться. При нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V_{теор}(NH_3) = n_{теор}(NH_3) \cdot V_m = 8000 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 179200 \text{ л}$

5. Находим практический объем аммиака, учитывая, что выход реакции ($\eta$) составляет 80% от теоретически возможного.

$V_{практ}(NH_3) = V_{теор}(NH_3) \cdot \eta = 179200 \text{ л} \cdot 0,8 = 143360 \text{ л}$

6. Вопрос просит найти объем в литрах, но для сверки с ответом в условии переведем его в кубические метры ($м^3$), зная, что $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$.

$V_{практ}(NH_3) = \frac{143360 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} = 143,36 \text{ м}^3$

Ответ: образуется 143360 литров (что эквивалентно 143,36 м³) аммиака.