a)

Zaczynamy od obliczenia ilości amoniaku, przy założeniu 100% wydajności:

$1kg-75\%$  

$m_{N{H}_3}-100\%$  

$m_{N{H}_3}=\frac{100\%\cdot 1kg}{75\%}=1,333kg$  

 

Liczymy masę azotu i objętość wodoru pozwalające otrzymać powyższą ilość amoniaku:   

$28g_{N_2}-2\cdot 17g_{N{H}_3}$  

$m_{N_2}-1,333k{g}_{N{H}_3}$  

$m_{N_2}=\frac{1,333kg\cdot 28g}{2\cdot 17g}=1,098kg$  

 

$3\cdot 22,4d{m}^3{}_{H_2}-2\cdot 17g_{N{H}_3}$  

$V_{H_2}-1,333k{g}_{N{H}_3}$  

$V_{H_2}=\frac{1,333kg\cdot 3\cdot 22,4d{m}^3}{2\cdot 17g}=\frac{1333g\cdot 3\cdot 0,0224m^3}{2\cdot 17g}=2,635m^3$  

Odpowiedź: Użyć należy 1,098 kg azotu oraz 2,635 m³ wodoru.       

b)

Ponieważ objętość reaktora wynosi 1 dm³, to stężenia równe będą ilościom moli. Dla przejrzystości, w obliczeniach pomijamy jednostki.

$75\%\cdot 6=4,5$  

$\left[H_2\right]=6-4,5=1,5\frac{mol}{d{m}^3}$  

$1mo{l}_{N_2}-3mo{l}_{H_2}$  

$n_{N_2}-4,5mol{a}_{H_2}$  

$n_{N_2}=\frac{4,5\cdot 1}{3}=1,5$  

$\left[N_2\right]=2-1,5=0,5\frac{mol}{d{m}^3}$  

 

$3mo{l}_{H_2}-2mo{l}_{N{H}_3}$  

$4,5mol{a}_{H_2}-n_{N{H}_3}$  

$n_{N{H}_3}=\frac{4,5\cdot 2}{3}=3$  

$\left[N{H}_3\right]=3\frac{mol}{d{m}^3}$   

Odpowiedź: Stężenia reagentów po osiągnięciu stanu równowagi wynoszą: [H₂]=1,5 mol/dm³, [N₂]=0,5 mol/dm³, [NH₃]=3 mol/dm³.

c)

Opisana reakcja jest egzoenergetyczna więc energia jest jednym z produktów reakcji. Wzrost temperatury oznacza zatem zwiększenie ilości produktu i przesunięcie stanu równowagi w stronę substratów, a tym samym zmniejszenie wydajności reakcji. 
Dla reakcji w stanie gazowym wzrost ciśnienia powoduje przesunięcie równowagi w kierunku mniejszej łącznej objętości gazów. Ponieważ w opisanej reakcji większą objętość zajmują substraty, to wzrost ciśnienia sprzyja powstawaniu amoniaku i zwiększa wydajność reakcji.