Passaggio 1:calcolare il numero di moli di idrogeno gassoso (H2)

Possiamo utilizzare la legge dei gas ideali:

PV =nRT

dove P è la pressione, V è il volume, n è il numero di moli, R è la costante dei gas ideali e T è la temperatura.

Assumendo temperatura e pressione standard (STP), dove P =1 atm e T =0 °C (273,15 K), abbiamo:

n(H2) =PV/RT =(1 atm)(250,3 L)/(0,08206 L atm/mol K)(273,15 K)

n(H2) =10,64 mol

Passaggio 2:determinare il reagente limitante

Dall'equazione chimica bilanciata per la reazione tra idrogeno e azoto per produrre ammoniaca:

N2 + 3H2 -> 2NH3

Possiamo vedere che 1 mole di azoto (N2) reagisce con 3 moli di idrogeno (H2). Dobbiamo quindi confrontare il numero di moli di idrogeno disponibili (10,64 mol) con il numero di moli di azoto richieste (10,64 mol / 3 =3,55 mol).

Poiché abbiamo un eccesso di azoto, l'idrogeno sarà il reagente limitante.

Passaggio 3:calcolare la resa teorica di ammoniaca (NH3)

Dall'equazione chimica bilanciata sappiamo che 3 moli di idrogeno producono 2 moli di ammoniaca. Pertanto, la resa teorica di ammoniaca può essere calcolata come segue:

n(NH3) =(2/3) × n(H2)

n(NH3) =(2/3) × 10,64 mol

n(NH3) =7,09 mol

Passaggio 4:calcolare la massa di ammoniaca (NH3)

Infine possiamo calcolare la massa di ammoniaca (NH3) prodotta utilizzando la sua massa molare (17,04 g/mol):

massa(NH3) =n(NH3) × massa molare(NH3)

massa(NH3) =7,09 mol × 17,04 g/mol

massa(NH3) =120,8 g

Pertanto, la massa di ammoniaca prodotta in questa reazione è di 120,8 grammi.