Question

В закрытом сосуде емкостью 12 л осуществили синтез аммиака. В равновесной смеси имеется 16,8 г азота, 2,4 г водорода и 10,2 г аммиака. Определите константу равновесия.

Answer 1

Ответ:

6,87*10 3кг.;4,81*10 3 кг,;2.06*10 3кг,

Answer 2

Для определения константы равновесия (Kp) для реакции синтеза аммиака (NH3) из азота (N2) и водорода (H2), сначала запишем уравнение реакции и выразим концентрации каждого компонента в равновесной смеси:

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

Молекулярные массы: N2: 28 г/моль H2: 2 г/моль NH3: 17 г/моль

Массы веществ в равновесной смеси: m(N2) = 16,8 г m(H2) = 2,4 г m(NH3) = 10,2 г

Мольные массы: n(N2) = m(N2) / MM(N2) = 16,8 г / 28 г/моль ≈ 0,6 моль n(H2) = m(H2) / MM(H2) = 2,4 г / 2 г/моль = 1,2 моль n(NH3) = m(NH3) / MM(NH3) = 10,2 г / 17 г/моль ≈ 0,6 моль

Так как коэффициенты перед реагентами и продуктами в уравнении реакции равны 1:3:2, можно сказать, что начальные мольные концентрации азота и водорода были следующими:

[Начальная] n(N2) = 0,6 моль [Начальная] n(H2) = 1,8 моль

Так как 1 моль азота и 3 моли водорода прореагировали для образования 2 молей аммиака, то в конечном итоге:

[Конечная] n(N2) = 0,6 моль - 0,6 моль = 0 моль [Конечная] n(H2) = 1,8 моль - 1,2 моль = 0,6 моль [Конечная] n(NH3) = 0,6 моль + 0,6 моль = 1,2 моль

Теперь можно выразить константу равновесия Kp по формуле:

Kp = (P(NH3))^2 / (P(N2) * P(H2)^3)

Где P(NH3), P(N2) и P(H2) - давления аммиака, азота и водорода соответственно.

Поскольку сосуд закрыт и объем не меняется, давления можно выразить через мольные доли:

P(NH3) = n(NH3) * R * T / V P(N2) = n(N2) * R * T / V P(H2) = n(H2) * R * T / V

Где: R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л * атм / моль * К) T - температура в Кельвинах (например, взять комнатную температуру 298 K) V - объем сосуда (12 л)

Подставляя все значения и считая, получаем:

P(NH3) = 1,2 * 0,0821 * 298 / 12 ≈ 0,029 атм P(N2) = 0 P(H2) = 0,6 * 0,0821 * 298 / 12 ≈ 0,014 атм

Теперь можем вычислить константу равновесия:

Kp = (0,029^2) / (0 * 0,014^3) = бесконечность

Константа равновесия Kp для данной реакции оказалась очень большой, что указывает на то, что при данных условиях синтез аммиака идет вперед до практически полного использования азота и водорода для образования аммиака.