Согласно термохимическому уравнению реакции 3H2(г) + N2(г) = 2NH3(г) + 113,7 кДж выделилось 568,5 кДж теплоты, сколько при этом израсходовалось литров (н. у.) азота и водорода? 224 л
33,6 л
336 л
11,2 л
112 л

Добрый день! Давайте решим эту задачу пошагово. У нас есть термохимическое уравнение реакции: 3H2(г) + N2(г) = 2NH3(г) + 113,7 кДж Известно, что в результате этой реакции выделилось 568,5 кДж теплоты. Нам нужно вычислить, сколько при этом израсходовалось литров (н.у.) азота и водорода. Для решения этой задачи нам потребуется использовать соотношение между количеством вещества в газовой фазе и температурой, давлением и объемом. Это соотношение можно записать следующим образом: V = n * (RT/P) где V - объем газа, n - количество вещества в газовой фазе, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, P - давление. Для начала вычислим количество вещества азота и водорода в газовой фазе. Для этого воспользуемся стехиометрическими коэффициентами из термохимического уравнения. Из уравнения видно, что для образования 2 моль аммиака (NH3) необходимо 1 моль азота (N2) и 3 моль водорода (H2). Как мы знаем из химии, количество вещества можно вычислить по формуле: n = m/M где n - количество вещества, m - масса вещества, M - молярная масса. Поскольку у нас дана масса вещества в литрах (н.у.), нам нужно перевести эту массу в граммы. Для этого у каждого газа есть своя плотность, которая показывает, сколько граммов массы занимает 1 литр газа. Для водорода плотность составляет около 0,08988 г/л, а для азота - около 1,25 г/л. Применяя формулу: m = V * p где m - масса вещества, V - объем, p - плотность, получим массу вещества азота и водорода. Далее, зная массы азота и водорода, нам остается только посчитать количество вещества каждого газа: n = m/M Используя формулу объема газа: V = n * (RT/P) где V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, P - давление, найдем объем азота и водорода. Таким образом, решаем задачу шаг за шагом: 1. Нас просят найти, сколько при реакции израсходовалось литров (н.у.) азота и водорода. 2. У нас есть термохимическое уравнение реакции: 3H2(г) + N2(г) = 2NH3(г) + 113,7 кДж 3. По уравнению известно, что в результате этой реакции выделилось 568,5 кДж теплоты. 4. По формуле: Энергия = количество вещества * теплота реакции мы находим количество вещества аммиака (NH3): 568,5 кДж = n * 113,7 кДж n = 568,5 кДж / 113,7 кДж = 5 моль NH3 5. Используя стехиометрическое соотношение из термохимического уравнения, видим, что для образования 2 моль NH3 нам нужно 1 моль N2 и 3 моль H2. 6. Поэтому, чтобы образовалось 5 моль NH3, нам понадобится 2,5 моль N2 и 7,5 моль H2. 7. Теперь мы можем рассчитать массу азота и водорода по плотности: Масса N2 = 2,5 моль * 1,25 г/л = 3,13 г Масса H2 = 7,5 моль * 0,08988 г/л = 0,674 г 8. После этого мы можем вычислить количество вещества азота и водорода по формуле: n = масса/M n(N2) = 3,13 г / 28 г/моль = 0,1118 моль n(H2) = 0,674 г / 2 г/моль = 0,337 моль 9. Наконец, мы можем рассчитать объем азота и водорода по формуле объема газа: V = n * (RT/P) V(N2) = 0,1118 моль * (0,0821 л*атм/моль*К * 273,15 К / 1 атм) = 2,829 л V(H2) = 0,337 моль * (0,0821 л*атм/моль*К * 273,15 К / 1 атм) = 8,524 л Таким образом, израсходовалось 2,829 л азота и 8,524 л водорода. Очень важно помнить, что данное решение является примером методики, применяемой для решения подобных задач.