Étape 1 :Calculer le nombre de moles d’hydrogène gazeux (H2)

On peut utiliser la loi des gaz parfaits :

PV =nRT

où P est la pression, V est le volume, n est le nombre de moles, R est la constante des gaz parfaits et T est la température.

En supposant une température et une pression standard (STP), où P =1 atm et T =0 °C (273,15 K), nous avons :

n(H2) =PV/RT =(1 atm)(250,3 L)/(0,08206 L atm/mol K)(273,15 K)

n(H2) =10,64 moles

Étape 2 :Déterminer le réactif limitant

À partir de l’équation chimique équilibrée de la réaction entre l’hydrogène et l’azote pour produire de l’ammoniac :

N2 + 3H2 -> 2NH3

On voit que 1 mole d'azote (N2) réagit avec 3 moles d'hydrogène (H2). Il faut donc comparer le nombre de moles d’hydrogène disponibles (10,64 moles) avec le nombre de moles d’azote nécessaires (10,64 moles / 3 =3,55 moles).

Puisque nous avons un excès d’azote, l’hydrogène sera le réactif limitant.

Étape 3 :Calculer le rendement théorique en ammoniac (NH3)

D’après l’équation chimique équilibrée, nous savons que 3 moles d’hydrogène produisent 2 moles d’ammoniac. Par conséquent, le rendement théorique en ammoniac peut être calculé comme suit :

n(NH3) =(2/3) × n(H2)

n(NH3) =(2/3) × 10,64 moles

n(NH3) =7,09 moles

Étape 4 :Calculer la masse d'ammoniac (NH3)

Enfin, on peut calculer la masse d'ammoniac (NH3) produite à partir de sa masse molaire (17,04 g/mol) :

masse(NH3) =n(NH3) × masse molaire(NH3)

masse (NH3) =7,09 mol × 17,04 g/mol

masse(NH3) =120,8 g

Par conséquent, la masse d’ammoniac produite dans cette réaction est de 120,8 grammes.