Cálculo del volumen de Formación y de Reacción

Volumen de Amoníaco Formado en la Reacción entre Hidrógeno y Nitrógeno

Problema

Se dispone de 1200 litros de hidrógeno (H₂) que reaccionan con nitrógeno (N₂) para formar amoníaco (NH₃). Asumiendo condiciones en las que se pueden aplicar relaciones volumétricas directas, determina:

  • El volumen de nitrógeno (N₂) que reacciona.
  • El volumen de amoníaco (NH₃) que se forma.

Resolución Detallada

1. Ecuación Química Balanceada

La síntesis del amoníaco se describe mediante la reacción:

\[ \text{N}_2 + 3\,\text{H}_2 \; \longrightarrow \; 2\,\text{NH}_3 \]

En esta ecuación, 1 volumen de N₂ reacciona con 3 volúmenes de H₂ para producir 2 volúmenes de NH₃.

2. Relación Volumétrica en la Reacción

Según la estequiometría, la proporción de volúmenes N₂ : H₂ : NH₃ es 1 : 3 : 2. Por cada 3 volúmenes de H₂, se requiere 1 volumen de N₂ y se forman 2 volúmenes de NH₃.

3. Cálculo del Volumen de N₂ que Reacciona

Si se cuentan con 1200 L de H₂, aplicamos la proporción:

\[ \text{Volumen de N}_2 = 1200\,\text{L de H}_2 \times \frac{1\,\text{L de N}_2}{3\,\text{L de H}_2} = 400\,\text{L de N}_2 \]

4. Cálculo del Volumen de NH₃ Formado

De igual manera, por cada 3 volúmenes de H₂ se producen 2 volúmenes de NH₃. Para 1200 L de H₂:

\[ \text{Volumen de NH}_3 = 1200\,\text{L de H}_2 \times \frac{2\,\text{L de NH}_3}{3\,\text{L de H}_2} = 800\,\text{L de NH}_3 \]

Conclusión

Bajo estas condiciones, para reaccionar 1200 litros de hidrógeno se requieren 400 litros de nitrógeno, obteniéndose 800 litros de amoníaco.

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