حل تمرین دوره ای فصل دوم شیمی دهم - سوال 4

پاسخ و توضیح تمرین 4 تمرین دوره ای فصل دوم شیمی دهم این تمرین یک مسئله‌ی استوکیومتری بر اساس **واکنش هابر-بوش** (تولید آمونیاک) است که شامل تبدیل واحدهای $\mathbf{\text{کیلوگرم به مول}}$، $\mathbf{\text{لیتر به کیلوگرم}}$ و استفاده از $\mathbf{\text{نسبت‌های مولی}}$ است. 🧮 **معادله موازنه شده:** $$\mathbf{N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)}$$ **جرم‌های مولی مورد نیاز:** $\mathbf{N \approx 14 \text{ g/mol}}$, $\mathbf{H \approx 1 \text{ g/mol}}$ * $\mathbf{M(NH_3)} = 14 + 3 \times 1 = 17 \text{ g/mol}$ * $\mathbf{M(N_2)} = 2 \times 14 = 28 \text{ g/mol}$ --- ## آ) محاسبه‌ی مول هیدروژن مورد نیاز **هدف:** تبدیل $athbf{42.5 \text{ kg } NH_3}$ به $athbf{? \text{ mol } H_2}$ 1. **تبدیل کیلوگرم آمونیاک به گرم و سپس به مول:** $$\mathbf{\text{مول } NH_3} = 42.5 \text{ kg } NH_3 \times \frac{1000 \text{ g}}{1 \text{ kg}} \times \frac{1 \text{ mol } NH_3}{17 \text{ g } NH_3} = \mathbf{2500 \text{ mol } NH_3}$$ 2. **استفاده از نسبت مولی $\mathbf{\frac{3 \text{ mol } H_2}{2 \text{ mol } NH_3}}$:** $$\mathbf{\text{مول } H_2} = 2500 \text{ mol } NH_3 \times \frac{3 \text{ mol } H_2}{2 \text{ mol } NH_3} = \mathbf{3750 \text{ mol } H_2}$$ **نتیجه:** $\mathbf{3750 \text{ مول گاز هیدروژن}}$ نیاز است. --- ## ب) محاسبه‌ی کیلوگرم نیتروژن مورد نیاز **هدف:** تبدیل $athbf{3360 \text{ L } NH_3 \text{ در } STP}$ به $\mathbf{? \text{ kg } N_2}$ 1. **تبدیل حجم آمونیاک به مول (در $\mathbf{STP}$، $\mathbf{22.4 \text{ L/mol}}$):** $$\mathbf{\text{مول } NH_3} = \frac{3360 \text{ L } NH_3}{22.4 \text{ L/mol}} = \mathbf{150 \text{ mol } NH_3}$$ 2. **استفاده از نسبت مولی $\mathbf{\frac{1 \text{ mol } N_2}{2 \text{ mol } NH_3}}$:** $$\mathbf{\text{مول } N_2} = 150 \text{ mol } NH_3 \times \frac{1 \text{ mol } N_2}{2 \text{ mol } NH_3} = \mathbf{75 \text{ mol } N_2}$$ 3. **تبدیل مول نیتروژن به کیلوگرم:** $$\mathbf{\text{جرم } N_2} = 75 \text{ mol } N_2 \times \frac{28 \text{ g } N_2}{1 \text{ mol } N_2} = 2100 \text{ g } N_2$$ $$\mathbf{\text{کیلوگرم } N_2} = 2100 \text{ g } N_2 \times \frac{1 \text{ kg}}{1000 \text{ g}} = \mathbf{2.1 \text{ kg } N_2}$$ **نتیجه:** $\mathbf{2.1 \text{ کیلوگرم گاز نیتروژن}}$ نیاز است.