Вопрос школьника
При окислении аммиака (NH3) кислородом в присутствии катализатора образуется оксид азота (II) и вода. Какой объём кислорода вступит в реакцию с 20 л аммиака?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать уравнение реакции окисления аммиака кислородом:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
Из уравнения видно, что для окисления 4 молей аммиака требуется 5 молей кислорода. Следовательно, для окисления 1 моля аммиака потребуется 5/4 моля кислорода.
Чтобы найти объем кислорода, необходимый для окисления 20 л аммиака, нужно сначала определить количество молей аммиака в 20 л. Для этого воспользуемся уравнением идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество молей, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах.
При нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, 20 л аммиака содержат:
n = PV/RT = (1 атм * 20 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 273 К) ≈ 0,87 моль
Таким образом, для окисления 0,87 моль аммиака потребуется:
0,87 моль * 5/4 = 1,09 моль кислорода
Или, переведя в объем при нормальных условиях:
1,09 моль * 22,4 л/моль ≈ 24,4 л кислорода
Ответ: для окисления 20 л аммиака потребуется около 24,4 л кислорода.
