Вопрос школьника
Сколько литров азота образуется при взаимодействии 100 л аммиака и 60 л кислорода? Объёмы всех газов измерены при одинаковых условиях.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо записать уравнение реакции между аммиаком и кислородом:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
Из уравнения видно, что для образования 4 молей азота необходимо 4 моля аммиака и 5 молей кислорода. Таким образом, для образования 1 моля азота необходимо 1 моль аммиака и 5/4 моля кислорода.
Для решения задачи необходимо определить, сколько молей аммиака и кислорода содержится в 100 л аммиака и 60 л кислорода соответственно. Для этого необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества (в молях), R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При одинаковых условиях (например, при комнатной температуре и давлении) можно считать, что R и T постоянны, поэтому уравнение можно переписать в виде:
n = PV/RT
Для аммиака:
n(NH3) = (1 атм) * (100 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 293 К) = 4,03 моль
Для кислорода:
n(O2) = (1 атм) * (60 л) / (0,0821 л*атм/моль*К * 293 К) = 2,42 моль
Таким образом, для образования 4 молей азота необходимо 4,03 моля аммиака и 5/4 * 2,42 = 3,03 моля кислорода.
Объем азота, образующегося при реакции, можно определить по уравнению состояния идеального газа:
V(N2) = n(N2) * RT/P
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества (в молях), R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
При одинаковых условиях можно считать, что давление газа не изменилось, поэтому:
V(N2) = n(N2) * RT/P = 4 моль * 0,0821 л*атм/моль*К * 293 К / 1 атм = 9,54 л
Таким образом, при взаимодействии 100 л аммиака и 60 л кислорода образуется 9,54 л азота.
