С помощью каких химических реакций можно получить аммиак NH₃ из метана CH₄? Напишите схему превращения и рассчитайте, сколько молей аммиака можно теоретически получить из 1 моля метана.

Аммиак $N{H}_3$ можно получить из метана $C{H}_4$ через несколько стадий химических превращений. Сначала из метана получают водород, а затем водород реагирует с азотом с образованием аммиака.

1. Получение водорода из метана (паровая конверсия метана):

Затем полученный угарный газ превращают в углекислый газ, дополнительно получая водород:

Суммарно:

Из 1 моля метана теоретически получается 4 моля водорода.

2. Синтез аммиака из водорода и азота (реакция Габера):

По уравнению реакции 3 моль водорода дают 2 моль аммиака.

Так как из 1 моль метана получается 4 моль водорода, составим расчет:

Следовательно, из 1 моля метана теоретически можно получить $\frac{8}{3}\approx 2,67$ моля аммиака при условии полного превращения метана и достаточного количества азота.

Общая схема превращения:

или в суммарном виде:

Из этой реакции видно, что 3 моля метана дают 8 молей аммиака, то есть 1 моль метана — 2,67 моля $N{H}_3$.