Question

У скільки разів зміниться швидкість прямої реакції: N2 +3Н2 ↔ 2NН3, при збільшенні тиску в 3 рази ?

Answer 1

Реакція, яку ви наводите, відбувається між азотом (N2) та воднем (H2) за утворення аміаку (NH3). Рівняння реакції виглядає так:

\[ N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3 \]

Це рівняння показує, що один молекулярний масив азоту (N2) реагує з трьома молекулями водню (H2), утворюючи дві молекули аміаку (NH3).

Коефіцієнтів перед молекулами в рівнянні представляють стехіометричні коефіцієнти, тобто відношення кількості молекул, які беруть участь у реакції. Тут ми бачимо, що для кожного молекулярного масиву азоту (N2), ми маємо 3 молекули водню (3H2) та 2 молекули аміаку (2NH3).

Тепер, якщо ми збільшимо тиск у три рази, це вплине на рівноважну константу \(K_p\) для реакції. Рівноважна константа визначається так:

\[ K_p = \frac{{[NH_3]^2}}{{[N_2][H_2]^3}} \]

де квадрати дужок означають концентрацію відповідного речовини на рівноважі. Збільшення тиску змінить ці концентрації, і якщо реакція відбувається за законом ідеального газу, то концентрації будуть змінюватися пропорційно змінам тиску.

Оскільки реакційний член перед \(N_2\) є одиницею, він не впливає на рівноважну константу, але концентрації \(H_2\) та \(NH_3\) будуть змінюватися.

Для спрощення обчислень, припустимо, що на початку реакції у нас були 1 молекула \(N_2\), 3 молекули \(H_2\) і 0 молекул \(NH_3\).

Після збільшення тиску у три рази концентрації змінються так:

\[ [N_2] = 1, \quad [H_2] = \frac{1}{3}, \quad [NH_3] = 0 \]

Підставимо ці значення у рівноважну константу:

\[ K_p = \frac{{(0)^2}}{{(1)\left(\frac{1}{3}\right)^3}} \]

Розрахунок цього виразу покаже, як зміниться рівноважна константа при збільшенні тиску у три рази. Збільшення тиску сприятиме утворенню більше продукту, але конкретне числове значення залежить від значень констант при певних умовах реакції.