Jawaban:

Dalam reaksi ini, rasio mol antara N₂ dan H₂ adalah 1:3, yang berarti untuk setiap 1 mol N₂ yang bereaksi, 3 mol H₂ juga bereaksi untuk menghasilkan 2 mol NH₃.

Kita ingin menghasilkan 6 liter gas NH₃. Namun, karena volume gas tergantung pada suhu dan tekanan, kita perlu menggunakan persamaan gas ideal untuk mengkonversi volume menjadi mol. Persamaan gas ideal adalah:

PV = nRT

di mana P adalah tekanan gas dalam atmosfer, V adalah volume gas dalam liter, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta gas (0,0821 L atm/mol K), dan T adalah suhu gas dalam Kelvin.

Kita diasumsikan bahwa suhu dan tekanan reaksi tetap sama sepanjang reaksi, sehingga kita dapat mengekspresikan n dalam persamaan gas ideal sebagai:

n = PV/RT

Kita ingin menghasilkan 6 liter NH₃. Dalam persamaan stoikiometri, 2 mol NH₃ dibuat dari 1 mol N₂ dan 3 mol H₂, sehingga jumlah mol yang dibutuhkan adalah:

n(NH₃) = 2/1 x 6 L x 1 atm / (0,0821 L atm/mol K x 298 K) = 0,492 mol

Jadi, jumlah mol gas N₂ dan H₂ yang dibutuhkan masing-masing adalah:

n(N₂) = n(H₂) = 1/2 x 0,492 mol = 0,246 mol

Untuk mengkonversi jumlah mol menjadi volume gas, kita dapat menggunakan persamaan gas ideal yang sama:

V = nRT/P

Kita akan mengasumsikan suhu dan tekanan reaksi sama dengan kondisi standar (0°C dan 1 atm) untuk mempermudah perhitungan. Jadi, volume gas N₂ dan H₂ yang dibutuhkan masing-masing adalah:

V(N₂) = 0,246 mol x 0,0821 L atm/mol K x 273 K / 1 atm = 5,85 L

V(H₂) = 0,246 mol x 0,0821 L atm/mol K x 273 K / 1 atm / 3 = 1,95 L

Jadi, untuk menghasilkan 6 liter gas NH₃ pada suhu dan tekanan yang sama, kita memerlukan 5,85 liter gas N₂ dan 1,95 liter gas H₂.