Oblicz wydajność opisanej- Zadanie 4: Chemia. Zbiór zadań z pełnymi rozwiązaniami i komentarzami. Matura 2023+

Rozwiązanie

Rozwiązanie:

Na początku obliczamy skład wyjściowej (początkowej) mieszaniny. W tym celu zapisujemy masy molowe azotu i wodoru, oraz odpowiednie zależności:

$M_{H X_{2}} = 2 \frac{g}{mol}$

$M_{N X_{2}} = 28 \frac{g}{mol}$

$x - liczba moli wodoru w mieszaninie$

$y - liczba moli azotu w mieszaninie$

$2 x - masa wodoru w mieszaninie$

$14 y - masa azotu w mieszaninie$

Na podstawie powyższych zależności i informacji do zadania zapisujemy układ równań:

${2 x + 28 y = 38 \frac{y}{x} = \frac{1}{5}$

${2 x + 28 y = 38 x = 5 y$

$2 \cdot 5 y + 28 y = 38$

$38 y = 38$

$y = 1 mol N X_{2}$

$x = 5 y = 5 \cdot 1 = 5 mol H X_{2}$

Na podstawie równania reakcji:

$N X_{2} + 3 H X_{2} 2 NH X_{3}$

oraz obliczonych ilości azotu i wodoru można zauważyć, że wodór występuje w nadmiarze, a azot w niedomiarze.

Gdy reakcji ulegnie 1 mol azotu (i 3 mole wodoru) powstaną 2 mole amoniaku, sumaryczna liczba moli składników mieszaniny zmniejszy się o 2. Wykorzystując tą zależność oraz wartość ułamka molowego amoniaku w mieszaninie możemy wyznaczyć ile moli azotu przereagowało.

$z - liczba moli przereagowanego azotu$

$2 z - liczba moli powsta ł ego amoniaku$

$6 - 2 z - sumaryczna liczba moli reagent \overset{o}{ˊ} w po reakcji$

$0, 36 = \frac{2 z}{6 - 2 z}$

$0, 36 (6 - 2 z) = 2 z$

$2, 16 = 2 z + 0, 72 z$

$2, 16 = 2, 72 z$

$z = 0, 80 mol N X_{2}$

Aby obliczyć wydajność rozwiązujemy proporcję odnoszącą się do tego ile moli azotu przereagowało (warto pamiętać, że do obliczenia wydajności reakcji używamy zawsze substratu będącego w niedomiarze):

$1 mol N X_{2} 0, 80 mol N X_{2} - - 100% W$

$W = \frac{0 , 80 mol \cdot 100%}{1 mol} = 80%$

Odpowiedź. Wydajność opisanej reakcji syntezy amoniaku jest równa 80%.

Piotr Kuczyński

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.