Який об єм амоніаку утвориться при реакції азоту масою 4,2 г з воднем?

Выражение реакции между азотом и водородом, ведущей к образованию аммиака (NH₃), можно записать следующим образом:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

В химии обычно используют массу вещества (в граммах) и молярные массы (в г/моль). Молярные массы элементов можно найти в периодической таблице химических элементов. Молярные массы азота (N₂) и водорода (H₂) составляют 28 г/моль и 2 г/моль соответственно.

Для решения этой задачи необходимо сначала вычислить количество вещества азота (N₂) и водорода (H₂), используя массу и их молярные массы. Затем, учитывая стехиометрию реакции, можно вычислить количество вещества аммиака (NH₃), а затем и его объем.

Шаг 1: Вычисление количества вещества азота (N₂)
Используем формулу: количество вещества = масса / молярная масса

Масса азота = 4,2 г
Молярная масса азота = 28 г/моль

Количество вещества азота = 4,2 г / 28 г/моль = 0,15 моль

Шаг 2: Вычисление количества вещества водорода (H₂)
Количество вещества водорода можно найти таким же способом, используя его массу и молярную массу.
Масса водорода = масса азота = 4,2 г (по условию)
Молярная масса водорода = 2 г/моль

Количество вещества водорода = 4,2 г / 2 г/моль = 2,1 моль

Шаг 3: Вычисление количества вещества аммиака (NH₃)
Так как стехиометрический коэффициент для аммиака равен 2 в уравнении реакции, количество вещества аммиака будет в два раза больше, чем количество вещества азота.

Количество вещества аммиака = 2 * количество вещества азота = 2 * 0,15 моль = 0,3 моль

Шаг 4: Вычисление объема аммиака (NH₃)
Объем газа можно вычислить, используя уравнение состояния идеального газа и известное количество вещества аммиака.

Объем = количество вещества * газовая постоянная * температура / давление

Для упрощения расчетов можно считать, что реакция происходит при нормальных условиях (0°C и 1 атм). Тогда газовая постоянная равна 0,0821 л*атм / моль*К.

Объем аммиака = 0,3 моль * 0,0821 л*атм / моль*К * 273 K / 1 атм ≈ 6,7 л

Таким образом, при реакции азота массой 4,2 г с водородом образуется приблизительно 6,7 л аммиака.