Se tiene un volumen definido de N₂ y H₂ , en condiciones dadas de presión y temperatura y se pide calcular volumen de amoniaco gaseoso producido en dos situaciones diferentes.
Se realizaron los cálculos usando la ecuación de estado de gases ideales y se obtuvieron los resultados siguientes : a) Volumen de NH₃ que se produciría = 3 litrosb) Volumen de NH₃ que se produciría = 4, 45 litrosa ) Reaccionan 4, 5 litros de N₂ y 4, 5 litros de H₂ ( a 140 °C y 720 torr)La ecuación química es : N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ (1)Calculamos el número de moles de cada gas, conociendo presión, volumen y temperatura, usando la ecuación de estado de gases ideales : P .
V = n.
R. T (2) Despejando n = número de moles = (P .
V) / ( R.
T ) (3)P = 720 torr × 1 atm / 760 torr = 0, 95 atmT = 140 + 273 = 413 KR = constante universal de los gases ideales = 0, 082 atm .
L / K .
Moln° de moles N₂ = (0, 95 atm × 4, 5 L ) / (0, 082 atm .
L / K .
Mol × 413 K)n° de moles N₂ = ( 4, 275 / 33, 87 ) = 0, 126 molDado que el volumen de H₂ es igual que el de N₂, a las mismas condiciones de P y T, el número de moles es igual (n° de moles H₂ = 0, 126)De la ecuación (1), tenemos que : 3 moles H₂ - - - - - - - - 2 moles NH₃0, 126 mol H₂ - - - - - - - XX = (2 mol NH₃ x 0, 126 mol H₂ ) / 3 mol H₂ = 0, 084 mol NH₃Despejando V en la ecuación (2) calculamos el volumen de NH₃ que se produciría : V = n.
R. T / P (4)V = ( 0, 084 mol × 0, 082 atm.
L / K .
Mol × 413 K) / 0, 95 atmV = volumen de NH₃ que se produciría = 3 L b.
) 4, 5 litros de N₂ a 140 °C y 720 torr sabemos que tienen un número de moles de 0, 126 (calculado en a.
) ) Reacciona con 4, 5 litros de H₂ a 280 °C y 1440 torr.
Calculamos el número de moles de H₂ a las condiciones dadas, usando la ecuación (3) : P = 1440 torr × 1 atm / 760 torr = 1, 89 atmT = 280 °C = 280 + 273 = 553 Kn° de moles H₂ = (1, 89 atm × 4, 5 L ) / (0, 082 atm .
L / K .
Mol × 553 K)n° de moles H₂ = 8, 505 / 45, 346 = 0, 187 mol H₂ Calcularemos número de moles de NH₃ que se produciría : 3 moles H₂ - - - - - - - - 2 moles NH₃0, 187 mol H₂ - - - - - - - XX = (2 mol NH₃ x 0, 187 mol H₂ ) / 3 mol H₂ = 0, 125 mol NH₃Usando la ecuación (4) calculamos el volumen del NH₃ que se produciría ( a 140 °C y 720 torr)T = 140 °C = 413 KP = 720 torr = 0, 95 atmV = ( 0, 125 mol × 0, 082 atm.
L / K .
Mol × 413 K) / 0, 95 atmV = 4, 45 litros (volumen que ocuparía el NH₃ producido).