Zadanie 4, matura czerwiec 2022, chemia rozszerzona

M_NO₂ = 46 g ⋅ mol⁻¹ i M_NH₃ = 17 g ⋅ mol⁻¹

$n_{\ce{NO2}} = \frac{18 \ \mathrm{g}}{46 \ \mathrm{g \cdot mol^{-1}}} = 0{,}39 \ \mathrm{mol}$

$n_{\ce{NH3}} = \frac{8 \ \mathrm{g}}{17 \ \mathrm{g \cdot mol^{-1}}} = 0{,}47 \ \mathrm{mol}$

Z równania reakcji: $\frac{n_{\ce{NO2}}}{n_{\ce{NH3}}} = \frac{6}{8} = \frac{3}{4} \Rightarrow n_{\ce{NO2}} = \frac{3}{4} n_{\ce{NH3}} = \frac{3}{4} \cdot 0{,}47 \ \mathrm{mol} = 0{,}35 \ \mathrm{mol}$

Zastosowano niedomiar amoniaku, więc – przy wydajności 100 % – redukcji uległoby 0,35 mol NO₂. Z równania reakcji:

$n_{\ce{N2}} = \frac{7}{6} n_{\ce{NO2}} = \frac{7}{6} \cdot 0{,}35 \ \mathrm{mol} = 0{,}41 \ \mathrm{mol}$

Przy wydajności 80 %: x = 0,41 mol ⋅ 0,80 = 0,328 mol N₂

V_N₂ = n_N₂ ⋅ V_mol = 0,328 mol ⋅ 22,4 dm³ ⋅ mol⁻¹ = 7,35 dm³

W opisanym procesie w nadmiarze użyto NO₂ (tlenku azotu(IV)).