Stap 1:Bereken het aantal mol waterstofgas (H2)

We kunnen de ideale gaswet gebruiken:

PV =nRT

waarbij P de druk is, V het volume, n het aantal mol is, R de ideale gasconstante is en T de temperatuur is.

Uitgaande van de standaardtemperatuur en druk (STP), waarbij P =1 atm en T =0 °C (273,15 K), hebben we:

n(H2) =PV/RT =(1 atm)(250,3 L)/(0,08206 L atm/mol K)(273,15 K)

n(H2) =10,64 mol

Stap 2:Bepaal de beperkende reactant

Uit de uitgebalanceerde chemische vergelijking voor de reactie tussen waterstof en stikstof om ammoniak te produceren:

N2 + 3H2 -> 2NH3

We kunnen zien dat 1 mol stikstof (N2) reageert met 3 mol waterstof (H2). Daarom moeten we het aantal beschikbare mol waterstof (10,64 mol) vergelijken met het aantal benodigde mol stikstof (10,64 mol / 3 =3,55 mol).

Omdat we een overschot aan stikstof hebben, zal waterstof de beperkende reactant zijn.

Stap 3:Bereken de theoretische opbrengst aan ammoniak (NH3)

Uit de uitgebalanceerde chemische vergelijking weten we dat 3 mol waterstof 2 mol ammoniak produceert. Daarom kan de theoretische opbrengst aan ammoniak als volgt worden berekend:

n(NH3) =(2/3) × n(H2)

n(NH3) =(2/3) × 10,64 mol

n(NH3) =7,09 mol

Stap 4:Bereken de massa ammoniak (NH3)

Ten slotte kunnen we de geproduceerde massa ammoniak (NH3) berekenen met behulp van de molaire massa (17,04 g/mol):

massa(NH3) =n(NH3) × molaire massa(NH3)

massa(NH3) =7,09 mol × 17,04 g/mol

massa(NH3) =120,8 g

Daarom is de massa ammoniak die bij deze reactie wordt geproduceerd 120,8 gram.