پاسخ سوال
ابتدا باید معادلات شیمیایی داده شده را بررسی کنیم و ببینیم چگونه می‌توانیم از آن‌ها برای محاسبه انرژی تولید شده استفاده کنیم.
واکنش اول: $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$ با $\Delta H = -92 kJ$
واکنش دوم: $N_2H_4 + H_2 \rightarrow 2NH_3$ با $\Delta H = -184 kJ$
مجموع مقدار مصرف شده نیتروژن در واکنش اول و واکنش دهنده‌های واکنش دوم برابر ۲ مول است.
- در واکنش اول، ۱ مول $N_2$ مصرف می‌شود.
- در واکنش دوم، $N_2H_4$ مصرف می‌شود که حاوی ۲ اتم نیتروژن است، بنابراین ۱ مول $N_2H_4$ معادل ۲ مول نیتروژن است.
اگر فرض کنیم $x$ مول $N_2$ در واکنش اول مصرف شده، آنگاه $(2-x)$ مول نیتروژن از $N_2H_4$ در واکنش دوم مصرف شده است. از آنجا که مجموع نیتروژن مصرفی ۲ مول است، داریم: $x + (2-x) = 2$ که صحیح است.
اکنون باید ببینیم که چند مول از هر واکنش انجام شده است.
- واکنش اول: $x = 1$ مول $N_2$
- واکنش دوم: چون $N_2H_4$ معادل ۲ مول نیتروژن است، $(2-1) = 1$ مول $N_2H_4$
انرژی آزاد شده در واکنش اول: $1 \times (-92) = -92 kJ$
انرژی آزاد شده در واکنش دوم: $1 \times (-184) = -184 kJ$
مجموع انرژی آزاد شده: $-92 + (-184) = -276 kJ$
بنابراین، ۲۷۶ کیلوژول گرما تولید شده است.
