L’equazione chimica bilanciata della reazione è:
$$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$$
Secondo l'equazione, 1 mole di azoto reagisce con 3 moli di idrogeno. Pertanto, 0,1 moli di idrogeno richiedono 1/3 moli di azoto per ottenere una reazione completa.
Utilizzando 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.
Possiamo riorganizzare l'equazione per calcolare il volume di azoto:$$V =\frac{nRT}{P}$$
Dato:
- Temperatura, $$T =215 °C + 273 =488 K$$ (Conversione da Celsius a Kelvin)
- Pressione, $$P =715 mmHg =715/760 =0,941 atm (conversione da mmHg a atm)$$
- Numero di moli di azoto, $$n =\frac{1}{3} \times 0,1 =0,033 mol$$
- Costante dei gas, $$R =0,08206 L * atm / mol * K$$
Inserendo i valori:$$V =\frac{(0,033 mol) \times (0,08206 L * atm / mol * K) \times (488 K)}{0,941 atm}$$ $$V \circa 1,14 L$$
Pertanto, sarebbero necessari circa 1,14 litri di azoto a 215 °C e 715 mmHg per reagire con 0,1 moli di idrogeno e produrre ammoniaca.
