Steg 1:Beräkna antalet mol vätgas (H2)
Vi kan använda den ideala gaslagen:
PV =nRT
där P är trycket, V är volymen, n är antalet mol, R är den ideala gaskonstanten och T är temperaturen.
Om vi antar standardtemperatur och tryck (STP), där P =1 atm och T =0 °C (273,15 K), har vi:
n(H2) =PV/RT =(1 atm)(250,3 L)/(0,08206 L atm/mol K)(273,15 K)
n(H2) =10,64 mol
Steg 2:Bestäm den begränsande reaktanten
Från den balanserade kemiska ekvationen för reaktionen mellan väte och kväve för att producera ammoniak:
N2 + 3H2 -> 2NH3
Vi kan se att 1 mol kväve (N2) reagerar med 3 mol väte (H2). Därför måste vi jämföra antalet tillgängliga mol väte (10,64 mol) med antalet mol kväve som krävs (10,64 mol / 3 =3,55 mol).
Eftersom vi har ett överskott av kväve kommer väte att vara den begränsande reaktanten.
Steg 3:Beräkna det teoretiska utbytet av ammoniak (NH3)
Från den balanserade kemiska ekvationen vet vi att 3 mol väte producerar 2 mol ammoniak. Därför kan det teoretiska utbytet av ammoniak beräknas enligt följande:
n(NH3) =(2/3) × n(H2)
n(NH3) =(2/3) x 10,64 mol
n(NH3) =7,09 mol
Steg 4:Beräkna massan av ammoniak (NH3)
Slutligen kan vi beräkna massan av ammoniak (NH3) som produceras med hjälp av dess molära massa (17,04 g/mol):
massa(NH3) =n(NH3) × molmassa(NH3)
massa (NH3) =7,09 mol x 17,04 g/mol
massa (NH3) =120,8 g
Därför är massan av ammoniak som produceras i denna reaktion 120,8 gram.
