Який обсяг азоту було використано для синтезу 90% водню за н.у., якщо взято 100 літрів водню? Яка маса продукту була

Для решения этой задачи, нам понадобится знание молярного объема газа при нормальных условиях. По установке, у нас есть 100 литров водорода, который составляет 90% от всего объема газовой смеси.

Так как водород — легкий газ, то можно считать его молярный объем при н.у. примерно равным 22,4 литра/моль. Зная это, мы можем выразить количество молей водорода, используя следующую формулу:

\[
n = \frac{V}{V_m}
\]

где \(n\) — количество молей, \(V\) — объем газа, \(V_m\) — молярный объем.

Подставляя значения в формулу, имеем:

\[
n = \frac{100}{22,4} = 4,46 \text{ моль}
\]

Так как водород горит по уравнению:

\[
2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O
\]

получаем, что каждая молекула водорода реагирует с одной молекулой кислорода и образует две молекулы воды.

Так как материал, из которого мы получаем водород, содержит только воду, чтобы найти количество молей кислорода, нам нужно знать пропорцию водного соединения H2O. Водно соединение H2O состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Это означает, что на каждые две молекулы водорода нужно одну молекулу кислорода.

Таким образом, количество молей кислорода будет равно половине количества молей водорода:

\[
n_{\text{кислорода}} = \frac{1}{2} \cdot n_{\text{водорода}} = \frac{1}{2} \cdot 4,46 = 2,23 \text{ моль}
\]

Теперь мы можем вычислить массу продукта, который был образован. Для этого нам понадобится узнать молярную массу воды (H2O), которая составляет примерно 18 г/моль.

Масса продукта (M) будет равна произведению количества молей (n) на молярную массу (Mm):

\[
M = n \cdot M_m
\]

Подставляя значения, имеем:

\[
M = 2,23 \cdot 18 = 40,14 \text{ г}
\]

Таким образом, для синтеза 90% водорода было использовано примерно 4,46 моль азота, а масса продукта составила около 40,14 грамма.