برای پاسخ به این سوال، نیاز به تحلیل واکنش شیمیایی داده شده داریم. واکنش آمونیاک (NH₃) از ترکیب نیتروژن (N₂) و هیدروژن (H₂) به صورت زیر است:
\[ N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \]
براساس معادله واکنش:
- ۱ مول نیتروژن با ۳ مول هیدروژن واکنش میدهد تا ۲ مول آمونیاک تولید کند.
- اگر در شرایط استاندارد (STP) ۲ لیتر آمونیاک تولید شود، در این شرایط، ۱ مول از یک گاز همان ۲۲.۴ لیتر است.
برای محاسبه مول آمونیاک تولید شده:
\[ \frac{2 \text{ لیتر آمونیاک}}{22.4 \text{ لیتر بر مول}} = 0.0893 \text{ مول آمونیاک} \]
چون ۲ مول آمونیاک در واکنش تولید میشود، در اینجا مقدار تولیدی برابر است با ۰.۰۸۹۳ مول که تقسیم بر دو میشود تا مول نیتروژن به دست آید:
\[ \frac{0.0893}{2} = 0.04465 \]
حال برای مقدار نیتروژن مصرفی:
مولهای نیتروژن مصرفی همان مولهای محاسبهشده در بالا یعنی ۰.۰۴۴۶۵ مول است.
هیدروژن هم سه برابر این مقدار است:
\[ 3 \times 0.04465 = 0.13395 \text{ مول هیدروژن} \]
بنابراین، برای تولید ۲ لیتر آمونیاک تحت شرایط STP، ۰.۰۴۴۶۵ مول نیتروژن و ۰.۱۳۳۹۵ مول هیدروژن مصرف میشود. اگر مقدار تولیدی آمونیاک را بر جرم مولی آن ۱۷ گرم بر مول ضرب کنید، مقدار دقیق گرمازایی هم به دست میآید، ولی برای حل سوال مقدار گازها محاسبه شد.
