W zadaniach o syntezie mocznika kluczowe są dwa kroki rachunkowe: stechiometria oraz uwzględnienie wydajności procesu.
1) Stechiometria
Najpierw z masy produktu oblicza się liczbę moli mocznika: n = m/M, gdzie M to masa molowa mocznika. Następnie, korzystając z równania reakcji (współczynników stechiometrycznych), wyznacza się, ile moli amoniaku odpowiada danej liczbie moli mocznika. Bez tego kroku nie da się poprawnie przejść z produktu na reagent.
2) Wydajność 75%
Wydajność oznacza, że rzeczywiście otrzymany produkt stanowi 75% tego, co wynikałoby z ilości wprowadzonych reagentów przy przebiegu idealnym. W praktyce, aby uzyskać 300 kg produktu przy 75% wydajności, trzeba przyjąć większą "teoretyczną" ilość produktu w obliczeniach bilansowych (czyli skorygować zapotrzebowanie na substraty, dzieląc przez 0,75). Typowym błędem jest liczenie tak, jakby wydajność wynosiła 100%, co zaniża wynik.
3) Przeliczenie moli NH3 na objętość
Gdy liczba moli amoniaku jest już znana, przelicza się ją na objętość w warunkach normalnych, korzystając z objętości molowej gazu: V = n · 22,4 dm3/mol. Na końcu trzeba pamiętać o konwersji jednostek: 1000 dm3 = 1 m3.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- Wartości wyraźnie zaniżone zwykle wynikają z pominięcia wydajności albo błędnego przeliczenia dm3 na m3.
- Wartości pośrednie mogą być efektem złego odczytu współczynników reakcji (np. przyjęcia złej proporcji NH3:mocznik).
- Najmniejsze liczby często wskazują na mieszanie jednostek masy (kg vs g) lub traktowanie 22,4 jako m3/mol zamiast dm3/mol.
Poprawna odpowiedź "299 m3" jest spójna z pełnym ciągiem obliczeń: masa → mole mocznika → korekta na wydajność → mole NH3 z równania → objętość w warunkach normalnych.
