Reakcja syntezy amoniaku ma postać: 3H2 + N2 → 2NH3. W obliczeniach objętości gazów korzysta się z faktu, że przy tych samych warunkach temperatury i ciśnienia objętości gazów są proporcjonalne do liczby moli (wniosek z prawa Avogadra). Dzięki temu współczynniki stechiometryczne można traktować jak proporcje objętości.
Krok 1: ilość teoretyczna wodoru.
Z równania: na 2 "części" (mole/objętości) amoniaku przypada 3 "części" wodoru. Zatem aby otrzymać 2 m3 NH3 (teoretycznie), potrzebna objętość H2 wynosi:
V(H2) = 2 m3 · (3/2) = 3 m3.
Krok 2: uwzględnienie wydajności 30%.
Wydajność 30% oznacza, że rzeczywista ilość produktu stanowi 0,30 ilości teoretycznej wynikającej z wprowadzonego reagenta (w uproszczonym ujęciu zadaniowym). Jeżeli do uzyskania 2 m3 NH3 potrzeba teoretycznie 3 m3 H2, to przy wydajności 0,30 należy wprowadzić więcej wodoru:
Vrzeczywiste(H2) = 3 m3 / 0,30 = 10 m3.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- 7 m3 – wynik pośredni, typowy dla błędu rachunkowego na wydajności (np. użycie 0,45 lub niepoprawne zaokrąglenie) albo pomylenie działania dzielenia z mnożeniem.
- 9 m3 – często wynika z przyjęcia wydajności 33,(3)% (czyli 1/3) zamiast 30% lub z nieuważnego przeliczenia 3/0,30.
- 3 m3 – to wartość teoretyczna bez uwzględnienia wydajności; pominięcie wydajności jest jedną z najczęstszych pomyłek w tego typu zadaniach.
Wskazówka egzaminacyjna: w zadaniach na wydajność najpierw policz ilość stechiometryczną (teoretyczną), a dopiero potem skoryguj przez podzielenie przez ułamek wydajności (np. 30% → 0,30).
