Innanzitutto, scriviamo l'equazione chimica bilanciata per la reazione tra N2 e H2 per formare NH3:
$$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$$
Successivamente, dobbiamo determinare il reagente limitante. Per fare ciò, dobbiamo confrontare il numero di moli di ciascun reagente.
A STP (0 °C e 1 atm), 1 litro di N2 contiene (1 L / 22,4 L/mol) =0,0446 mol di N2, e 1 litro di H2 contiene (1 L / 22,4 L/mol) =0,0446 mol di H2.
Sulla base dell'equazione chimica bilanciata, 1 mole di N2 reagisce con 3 moli di H2. Pertanto, abbiamo bisogno di 0,0446 mol * 3 =0,1338 mol di H2 per reagire completamente con 0,0446 mol di N2.
Poiché abbiamo solo 0,0446 mol di H2, è il reagente limitante.
Ora possiamo usare la stechiometria dell'equazione chimica bilanciata per determinare quante moli di NH3 verranno prodotte.
Poiché 1 mole di H2 reagisce per produrre 2 moli di NH3, 0,0446 mol di H2 produrranno 0,0446 mol * 2 =0,0892 mol di NH3.
Infine, possiamo utilizzare la legge dei gas ideali per determinare il volume di NH3 prodotto. A STP, 1 mole di qualsiasi gas occupa 22,4 litri. Pertanto, 0,0892 mol di NH3 occuperanno 0,0892 mol * 22,4 L/mol =1,99 litri.
Pertanto, 2 litri di N2 e H2 a reazione completa darebbero 1,99 litri di NH3.
