В герметический сосуд поместили N2 и H2, химические количества которых соответственно равны 4 моль и 6 моль. Смесь нагрели в присутствии катализатора. Рассчитайте массовую долю NH3 в смеси к тому моменту времени, когда в реакцию вступило 70% H2.

Дано:

• $n(N_2) = 4$ моль

• $n(H_2) = 6$ моль

• В реакцию вступило 70% водорода.

• Найти: $\omega(NH_3)$ — массовую долю аммиака в конечной смеси.

Решение

1. Запишем уравнение химической реакции:

Из уравнения следует, что при взаимодействии 3 моль водорода с 1 моль азота образуется 2 моль аммиака.

2. Найдём количество водорода, вступившего в реакцию.

По условию прореагировало 70% водорода:

3. Рассчитаем количество образовавшегося аммиака.

По уравнению реакции из 3 моль водорода образуется 2 моль аммиака. Следовательно:

4. Найдём массу образовавшегося аммиака.

Молярная масса аммиака:

Тогда:

5. Рассчитаем общую массу газовой смеси.

Поскольку сосуд герметичный, масса смеси в ходе реакции не изменяется.

Первоначально в сосуде находились 4 моль азота и 6 моль водорода.

Масса азота:

Масса водорода:

Общая масса смеси:

6. Вычислим массовую долю аммиака.

Массовая доля вещества определяется по формуле:

Подставим значения:

Ответ:

Массовая доля аммиака в газовой смеси после того, как прореагировало 70% водорода, составляет 38,4%.