Question

Преобразование аммиака.Давление уменьшилось в 2 раза.Чему равна скорость химической реакции?

Answer 1

по принципу ла-шателье попробуй.

Answer 2

Преобразование аммиака обычно рассматривается в контексте равновесия газовой фазы по уравнению:

\[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \]

Это уравнение представляет собой реакцию, в которой азот \(N_2\) и водород \(H_2\) преобразуются в аммиак \(NH_3\). Скорость химической реакции определяется законом действующих масс, который утверждает, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов в степени их порядка в реакционном уравнении.

Предположим, что изначально у нас были концентрации \( [N_2]_0 \), \( [H_2]_0 \), и \( [NH_3]_0 \), и давление системы уменьшилось в 2 раза. Обозначим конечные концентрации через \( [N_2] \), \( [H_2] \), и \( [NH_3] \).

Если давление уменьшилось в 2 раза, то объем системы увеличился в 2 раза (по уравнению состояния идеального газа \( PV = nRT \), где \( P \) - давление, \( V \) - объем, \( n \) - количество вещества, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура). Поскольку количество вещества не изменяется в ходе реакции, то концентрации могут быть выражены через объемы.

Пусть \( V_0 \) - начальный объем системы, \( V \) - конечный объем. Тогда:

\[ [N_2] = \frac{[N_2]_0 \cdot V_0}{V} \] \[ [H_2] = \frac{[H_2]_0 \cdot V_0}{V} \] \[ [NH_3] = \frac{[NH_3]_0 \cdot V_0}{V} \]

Так как давление уменьшилось в 2 раза, то \( V \) увеличилось в 2 раза. Подставив это в уравнения, получаем:

\[ [N_2] = \frac{[N_2]_0}{2} \] \[ [H_2] = \frac{[H_2]_0}{2} \] \[ [NH_3] = \frac{[NH_3]_0}{2} \]

Теперь мы можем записать уравнение скорости реакции:

\[ \text{Скорость} = k \cdot [N_2]^a \cdot [H_2]^b \]

Где \( a \) и \( b \) - порядки реакции по отношению к \( N_2 \) и \( H_2 \) соответственно. В нашем случае \( a = b = 1 \), так как коэффициенты перед \( N_2 \) и \( H_2 \) равны 1.

Теперь сравним начальную и конечную скорости:

\[ \text{Скорость}_{\text{конечная}} = k \cdot \left( \frac{[N_2]_0}{2} \right) \cdot \left( \frac{[H_2]_0}{2} \right) \]

\[ \text{Скорость}_{\text{начальная}} = k \cdot [N_2]_0 \cdot [H_2]_0 \]

Отношение конечной скорости к начальной будет:

\[ \frac{\text{Скорость}_{\text{конечная}}}{\text{Скорость}_{\text{начальная}}} = \frac{k \cdot \left( \frac{[N_2]_0}{2} \right) \cdot \left( \frac{[H_2]_0}{2} \right)}{k \cdot [N_2]_0 \cdot [H_2]_0} \]

\[ \frac{\text{Скорость}_{\text{конечная}}}{\text{Скорость}_{\text{начальная}}} = \frac{1}{4} \]

Таким образом, скорость химической реакции уменьшится в 4 раза, если давление уменьшится в 2 раза при условии, что порядки реакции по отношению к \( N_2 \) и \( H_2 \) равны 1.