Условие задачи

Составьте уравнение реакции сгорания аммиака NH3 в кислороде с образованием азота и воды. Сколько молей кислорода необходимо для сжигания 24 моль аммиака? Сколько молей каждого из продуктов реакции при этом образуется?

Решение

Дисциплина: Химия (общая химия, стехиометрия).

Рассмотрим реакцию сгорания аммиака (NH₃) в кислороде (O₂) с образованием азота (N₂) и воды (H₂O). Необходимо составить уравнение реакции и определить стехиометрические соотношения.

1. Запишем общий вид уравнения:

a NH₃ + b O₂ → c N₂ + d H₂O

2. Запишем балансы по элементам:

– Азот (N): в левой части a атомов (в каждом NH₃ содержится 1 атом Н) и в правой – 2c (в молекуле N₂ содержится 2 атома N). Получаем уравнение:
a = 2c или c = a/2

– Водород (H): в левой части 3a атомов, в правой – 2d (в молекуле H₂O содержится 2 атома H). Получаем:
3a = 2d или d = (3a)/2

– Кислород (O): в левой части 2b атома, в правой – d атомов (каждая молекула H₂O содержит 1 атом O, а в N₂ кислорода нет). Следовательно:
2b = d или b = d/2 = (3a)/(4)

3. Выберем минимальное целое значение для a, чтобы все коэффициенты оказались целыми. Пусть a = 4. Тогда:

c = 4/2 = 2
d = (3×4)/2 = 6
b = (3×4)/4 = 3

Таким образом, уравнение реакции примет вид:

4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O

4. Подставим заданное количество аммиака. Если имеется 24 моль NH₃, то коэффициент масштабирования равен:
24 моль NH₃ / 4 = 6

Умножим все коэффициенты уравнения на 6:

– NH₃: 4×6 = 24 моль
– O₂: 3×6 = 18 моль
– N₂: 2×6 = 12 моль
– H₂O: 6×6 = 36 моль

Ответ:

Уравнение реакции:
4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O

Для сжигания 24 моль аммиака необходимо 18 моль кислорода. При этом образуется 12 моль азота и 36 моль воды.