Bu soruyu çözmek için öncelikle tepkime denklemini yazıp denkleştirmeli ve ardından gazların hacim oranlarını kullanarak sınırlayıcı maddeyi belirlemeliyiz.

• 1. Tepkime Denklemini Yazma ve Denkleştirme:

  Azot (N₂) ve Hidrojen (H₂) gazları amonyak (NH₃) gazını oluşturur. Denkleştirilmiş tepkime şöyledir:

  $$N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)$$

• 2. Hacim Oranlarını Belirleme:

  Aynı koşullarda gazların hacimleri, tepkime denklemlerindeki katsayılarla doğru orantılıdır (Gay-Lussac Yasası). Buna göre:

  • 1 hacim N₂
  • 3 hacim H₂
  • 2 hacim NH₃

  oranında tepkimeye girer ve ürün oluşur.

• 3. Sınırlayıcı Maddeyi Bulma ve Ürün Hacmini Hesaplama:

  Başlangıçta 60 litre N₂ ve 60 litre H₂ gazı bulunmaktadır.

  • Eğer 60 litre N₂ tamamen tepkimeye girseydi, 3 katı kadar H₂'ye ihtiyaç duyardı: \(3 \times 60 = 180\) litre H₂. Ancak elimizde sadece 60 litre H₂ var.
  • Bu durumda H₂ sınırlayıcı maddedir ve tepkime H₂'ye göre ilerleyecektir.
  • 3 hacim H₂'den 2 hacim NH₃ oluştuğuna göre, 60 litre H₂'den ne kadar NH₃ oluşacağını bulalım:

  $$3 \text{ L } H_2 \rightarrow 2 \text{ L } NH_3$$

  $$60 \text{ L } H_2 \rightarrow x \text{ L } NH_3$$

  $$x = \frac{2 \times 60}{3} = \frac{120}{3} = 40 \text{ L } NH_3$$

  Buna göre, 60 litre H₂ tamamen tükenirken 20 litre N₂ tepkimeye girer (\(60/3 = 20\)) ve 40 litre NH₃ gazı oluşur.

Elde edilen NH₃ gazı aynı koşullarda 40 litre hacim kaplar.

Cevap E seçeneğidir.