Rendimiento y riqueza
Calcula la masa de amoniaco que puede obtenerse con 10L de H2 medidos en condiciones normales y con exceso de nitrógeno gaseoso si el rendimiento de la reacción es de un 70%. Realiza el mismo cálculo utilizando 10L de aire, sabiendo que la riqueza de hidrógeno gaseoso que contiene el aire es del 12%
Dato: R=0,082atm.L/K.mol
Solución
- Ajustamos
N2 + 3H2 → 2NH3
- Pasamos a moles:
Tenemos 10L de hidrógeno en condiciones normales, es decir T=273K y P=1atm. Como es un gas, utilizamos la ecuación de los gases ideales para pasar a moles: pV=nRT; n=pV/RT=1.10/0,082.273=0,45moles de H2
- Utilizamos la estequiometría de la reacción para calcular los moles de amoniaco que se producirán teóricamente:
Si 3 moles de hidrógeno producen 2moles de amoniaco
0,45 moles producirán x=0,45.2/3=0,30 moles
- Puesto que el rendimiento de la reacción es R=nreales/nteóricas . 100
70=nreales/0,30 . 100 → nreales=0,21 moles
Pasamos a gramos multiplicando por el PM
PM(NH3)=17g/mol
m=0,21.17=3,57g
b) La reacción que nos piden es la siguiente: N2 + H2 → NH3
- Ajustamos
N2 + 3H2 → 2NH3
- Pasamos a moles:
Tenemos 10L de aire y sólo el 12% es de hidrógeno, que es lo que a mi me interesa, luego el volumen de hidrógeno que tengo será de 10.12/100=1,2L
Los pasos a seguir son los mismos que en el apartado anterior, pero con un volumen de 1,2L de hidrógeno y no 10L
n=PV/RT=1.1,2/0,082.273=0,05 moles
Si 3 moles de hidrógeno producen 2moles de amoniaco
0,05 producirán x=0,05.2/3=0,03 moles teóricas de amoniaco
70=nrales/0,03 . 100 → nreales=0,02 → m=n.PM=0,02.17=0,34g
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