La ecuación química balanceada para la reacción es:
$$N_2 + 3H_2\flecha derecha 2NH_3$$
Según la ecuación, 1 mol de nitrógeno reacciona con 3 moles de hidrógeno. Por lo tanto, 0,1 moles de hidrógeno requieren 1/3 moles de nitrógeno para lograr una reacción completa.
Usando la ley de los gases ideales, $$PV =nRT$$ donde P es la presión, V es el volumen, n es el número de moles, R es la constante del gas ideal y T es la temperatura.
Podemos reorganizar la ecuación para calcular el volumen de nitrógeno:$$V =\frac{nRT}{P}$$
Dado:
- Temperatura, $$T =215 °C + 273 =488 K$$ (Conversión de Celsius a Kelvin)
- Presión, $$P =715 mmHg =715/760 =0,941 atm (Conversión de mmHg a atm)$$
- Número de moles de nitrógeno, $$n =\frac{1}{3} \times 0,1 =0,033 mol$$
- Constante de los gases, $$R =0,08206 L * atm / mol * K$$
Sustituyendo los valores:$$V =\frac{(0.033 mol) \times (0.08206 L * atm / mol * K) \times (488 K)}{0.941 atm}$$ $$V \approx 1.14 L$$
Por lo tanto, se necesitarían aproximadamente 1,14 litros de nitrógeno a 215 °C y 715 mmHg para reaccionar con 0,1 mol de hidrógeno y producir amoníaco.
