Tout d’abord, écrivons l’équation chimique équilibrée de la réaction entre N2 et H2 pour former NH3 :
$$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$$
Ensuite, nous devons déterminer le réactif limitant. Pour ce faire, il faut comparer le nombre de moles de chaque réactif.
À STP (0 °C et 1 atm), 1 litre de N2 contient (1 L / 22,4 L/mol) =0,0446 mole de N2, et 1 litre de H2 contient (1 L / 22,4 L/mol) =0,0446 mole de N2. H2.
D'après l'équation chimique équilibrée, 1 mole de N2 réagit avec 3 moles de H2. Il nous faut donc 0,0446 mol * 3 =0,1338 mol de H2 pour réagir complètement avec 0,0446 mol de N2.
Puisque nous n’avons que 0,0446 mole de H2, c’est le réactif limitant.
Nous pouvons désormais utiliser la stœchiométrie de l’équation chimique équilibrée pour déterminer combien de moles de NH3 seront produites.
Puisque 1 mole de H2 réagit pour produire 2 moles de NH3, 0,0446 mole de H2 produira 0,0446 mole * 2 =0,0892 mole de NH3.
Enfin, on peut utiliser la loi des gaz parfaits pour déterminer le volume de NH3 produit. Chez STP, 1 mole de gaz occupe 22,4 litres. Par conséquent, 0,0892 mole de NH3 occupera 0,0892 mole * 22,4 L/mol =1,99 litre.
Par conséquent, 2 litres de N2 et H2 une fois la réaction complète donneraient 1,99 litres de NH3.
