Для расчета объема азота, необходимого для взаимодействия с алюминием, нам нужно знать химическую реакцию, которая происходит. В случае взаимодействия алюминия с азотом обычно образуется алюминиевый нитрид $AlN$. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$$6\text{Al}+{\text{N}}_2\to 2{\text{Al}}_2{\text{N}}_3$$

Теперь давайте найдем количество алюминия в моль, используя его молекулярную массу:

Количество алюминия в 5,4 граммах:

$$n(\text{Al})=\frac{5,4\text{г}}{27\text{г/моль}}\approx 0,2\text{моль}$$

Из уравнения реакции видно, что 6 моль алюминия реагирует с 1 моль азота $N2$. Следовательно, количество молей азота, необходимое для реагирования с 0,2 моль алюминия:

$$n({\text{N}}_2)=\frac{0,2\text{моль Al}}{6}\approx 0,0333{\text{моль N}}_2$$

Теперь можем рассчитать объем азота при стандартных условиях $0°Cи1атм$, используя закон Бойля — Мариотта. Один моль идеального газа занимает объем 22,4 литра при стандартных условиях:

$$V({\text{N}}_2)=n({\text{N}}_2)\times 22,4\text{л/моль}\approx 0,0333\text{моль}\times 22,4\text{л/моль}\approx 0,747\text{л}$$

Таким образом, для взаимодействия 5,4 грамма алюминия потребуется примерно 0,747 литра азота.