ステップ1:水素ガスのモル数(H2)を計算する
理想的なガス法を使用できます。
pv =nrt
ここで、pは圧力、vは体積、nはモルの数、rは理想的なガス定数、tは温度です。
標準温度と圧力(STP)を仮定すると、p =1 atmおよびt =0°C(273.15 k)を想定しています。
N(H2)=PV/RT =(1 ATM)(250.3 L)/(0.08206 L ATM/mol K)(273.15 K)
N(H2)=10.64 mol
ステップ2:制限反応物を決定します
水素と窒素の間の反応のためのバランスの取れた化学方程式から、アンモニアを産生します。
N2 + 3H2-> 2NH3
1モルの窒素(N2)が3モルの水素(H2)と反応することがわかります。したがって、利用可能な水素のモル数(10.64 mol)と必要な窒素のモル数(10.64 mol / 3 =3.55 mol)を比較する必要があります。
過剰な窒素があるため、水素は制限反応物になります。
ステップ3:アンモニア(NH3)の理論的収量を計算する
バランスのとれた化学式から、3モルの水素が2モルのアンモニアを生成することがわかっています。したがって、アンモニアの理論的収量は次のように計算できます。
n(nh3)=(2/3)×n(h2)
N(NH3)=(2/3)×10.64 mol
N(NH3)=7.09 mol
ステップ4:アンモニアの質量を計算する(NH3)
最後に、そのモル質量(17.04 g/mol)を使用して生成されたアンモニア(NH3)の質量を計算できます。
質量(NH3)=N(NH3)×モル質量(NH3)
質量(NH3)=7.09 mol×17.04 g/mol
質量(NH3)=120.8 g
したがって、この反応で生成されたアンモニアの質量は120.8グラムです。