ЗАДАЧА СРОООЧНО ХИМИЯ В установку для синтеза аммиака поступило 1000 кг газовой смеси, содержащей 50% азота и 50% водорода по объёму. После синтеза смесь содержала 20% аммиака по объёму. Какое количество теплоты выделилось в ходе синтеза, если стандартная теплота образования аммиака при температуре синтеза составляет 50 кДж/моль?

Ответ выразите в мегаджоулях.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем количество вещества аммиака, которое образовалось в ходе синтеза.

Изначально в газовой смеси содержалось 50% азота и 50% водорода, то есть 500 кг каждого элемента. Общий объем газовой смеси равен сумме объемов азота и водорода:
V = V(N2) + V(H2) = m(N2)/ρ(N2) + m(H2)/ρ(H2),

где m(N2) = 500 кг, ρ(N2) = 1,25 кг/м^3 (плотность азота), m(H2) = 500 кг, ρ(H2) = 0,25 кг/м^3 (плотность водорода).

Теперь найдем начальные объемные доли азота и водорода в газовой смеси:
x(N2) = V(N2)/V = 500/(500+500) = 0,5,
x(H2) = V(H2)/V = 0,5.

Молярные объемные доли азота и водорода:
x_m(N2) = x(N2) / M(N2) = 0,5 / 28 = 0,017857,
x_m(H2) = x(H2) / M(H2) = 0,5 / 2 = 0,25.

Далее найдем количество молей каждого элемента:
n(N2) = m(N2) / M(N2) = 500 / 28 = 17,86 моль,
n(H2) = m(H2) / M(H2) = 500 / 2 = 250 моль.

Образовалось аммиака:
n(NH3) = 0,2 V = 0,2 (V(N2)+V(H2)) = 0,2 * (500+500) = 200 моль.

Теперь найдем количество теплоты, выделившееся при образовании 200 моль аммиака:
Q = n(NH3) ΔH = 200 50 = 10000 кДж = 10 МДж.

Ответ: 10 мегаджоулей.