$$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$$

Per determinare la massa alla fine della reazione, dobbiamo calcolare il reagente limitante. Questo è il reagente che viene completamente consumato nella reazione, limitando la quantità di prodotto che può formarsi.

Per calcolare il reagente limitante, possiamo confrontare i rapporti molari effettivi dei reagenti con i rapporti molari stechiometrici dell'equazione chimica bilanciata.

Per prima cosa calcoliamo le moli di ciascun reagente:

$$Moli \ di \ N_2 =45 g / 28 g/mol =1,61 mol$$

$$Moli \ di \ H_2 =30 g / 2 g/mol =15 mol$$

Successivamente calcoliamo il rapporto molare dei reagenti:

$$Mole \ rapporto \ di \ N_2 \ a \ H_2 =1,61 mol / 15 mol =0,107$$

Il rapporto molare stechiometrico tra N2 e H2 dall'equazione chimica bilanciata è 1:3, che equivale a 0,333.

Confrontando il rapporto molare effettivo con il rapporto molare stechiometrico, possiamo vedere che N2 è il reagente limitante perché il suo rapporto molare effettivo è inferiore al rapporto molare stechiometrico. Ciò significa che tutto l'N2 verrà consumato nella reazione e la quantità di NH3 prodotta sarà limitata dalla quantità di N2 disponibile.

Per calcolare la massa di NH3 prodotta, utilizziamo la stechiometria dell'equazione chimica bilanciata. Per ogni mole di N2 che reagisce si producono 2 moli di NH3. La massa molare di NH3 è 17 g/mol.

$$Moli \ di \ NH_3 \ prodotte =1,61 mol \ N_2 \volte 2 mol \ NH_3 / 1 mol \ N_2 =3,22 mol \ NH_3$$

$$Massa \ di \ NH_3 \ prodotta =3,22 mol \ NH_3 \volte 17 g/mol =54,54 g$$

Pertanto la massa alla fine della reazione sarà di 54,54 g di NH3.