Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)
W mieszaninie wodoru i azotu użytej do syntezy amoniaku zawartość wodoru wyrażona w procentach objętościowych jest równa 75%. Wydajność reakcji syntezy amoniaku przeprowadzonej w temperaturze T i pod ciśnieniem p jest równa 93%.
Oblicz wyrażoną w procentach objętościowych zawartość amoniaku w mieszaninie poreakcyjnej.
| Korzystanie z informacji. | Wykonanie obliczeń stechiometrycznych na podstawie równania reakcji. (II.5.c) |
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w procentach objętościowych.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– niepodanie wyniku w procentach objętościowych (z błędną jednostką).
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3
25% 75%, czyli np. 25 dm3 N2 i 75 dm3 H2 (łącznie 100 dm3 mieszaniny na początku)
skład mieszaniny po reakcji:
V(N2) = 25 dm3 · 0,07 = 1,75 dm3
V(H2) = 75 dm3 · 0,07 = 5,25 dm3
V(NH3) = 25 dm3 · 2 · 0,93 = 46,5 dm3
Rozwiązanie II
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3
25% 75%
1 : 3, czyli np. 1 mol N2 i 3 mole H2
2 mole NH3 –––– 100% (wydajność reakcji)
x –––– 93% ⇒ x = 1,86 mola NH3
1 mol N2 –––– 2 mole NH3
y –––– 1,86 mola NH3 ⇒ y = 0,93 mola N2
Liczba moli azotu w mieszaninie poreakcyjnej: 1 mol – 0,93 mola = 0,07 mola N2
3 mole H2 –––– 2 mole NH3
z –––– 1,86 mola NH3 ⇒ z = 2,79 mola H2
Liczba moli wodoru w mieszaninie poreakcyjnej: 3 mole – 2,79 mola = 0,21 mola H2
Liczba moli reagentów w mieszaninie reakcyjnej:
0,07 mola N2 + 0,21 mola H2 + 1,86 mola NH3 = 2,14 mola
2,14 mola –––– 100%
1,86 mola –––– w ⇒ w = 86,92%
