Răspuns :
Încerc să vă ajut! Poate găsiți altă variantă!
Este o problemă cu echilibrul chimic, de la sinteza amoniacului (NH₃) din N₂ (aer) și H₂ (din hidrocarburi, etc), la care trebuie să înțelegem legea acțiunii maselor, exprimată prin constanta de echilibru K1 pentru reacția directă și K2 pentru reacția inversă.
Datele problemei se prezintă:
1) Reacția de sinteză a NH₃ este o reacție reversibilă, care necesită temperatură, presiune, catalizator și are viteza de reacție v1:
N₂ + 3H₂ = 2NH₃
1mol......3moli..............2moli Are loc variația numărului de moli.
2. Reacția de descompunere a NH₃ în elementele sale este o reacție reversibilă, cu viteza de reacție v2.
2NH₃ = 3H₂ +N₂
2mol.....3mol...1mol
3. La momentul stabilirii echilibrului chimic, vitezele de reacție devin egale.
Constanta de echilibru, pentru reacția de sinteză, cu ajutorul concentrațiilor molare ale substanțelor la echilibru este:
K1=C²M NH₃/ CM N₂.C³M H₂
Constanta de echilibru, pentru reacția de descompunere a amoniacului, exprimată cu ajutorul concentrațiilor molare ale substanțelor existente la echilibru chimic este:
K2=C M N₂. C³ M H₂/C²M NH₃ =1/K1
3) Stabilim prin calcule de număr de moli, câți moli de amoniac, azot, hidrogen , vor exista la momentul stabilirii echilibrului chimic, în urma descompunerii amoniacului. Atenție din 0,5 moli de NH₃ intrați în spațiul de 2L se vor descompune, numai X moli și vor produce a moli de N₂ și b moli de H2. Problema constă în aflarea lui X.
X............a...........b moli
2NH₃ = N₂ + 3H₂
2moli.....1mol.....3moli
moli............NH₃............................N₂.........................H₂ -----------⇒Volum=2L
intrați..........0,5...................................0...........................0
reacție:.........X.................................X/2=0,5X..................3X/2=1,5X
a=Xmol.1mol/2mol=0,5X mol N₂; b=Xmol.3moli/2moli=1,5X moli de H₂
la echilibru
chimic există: (0,5-X)nereacționat.......0,5X........1,5X moli
4) Calculăm concentrațiile molare ale substanțelor de mai sus, la echilibrul chimic:
CM = nd moli/Vs (L)
Deci:
CM NH₃=(0,5-X)/2; CM N₂=0,5X/2; C M H₂=1,5X/2
5) Introducem aceste date în constanta la echilibru K2 și calculăm X:
K2=1/K1=(0,5X/2) . (1,5X/2)³/ ((0,5-X)/2)²=1/0,105 L².mol⁻²
0,25.X mol/L .(0,75.X)³ mol³/L³/ (0,5-X)² mol²/L²/ 4 = 9,52. mol².L⁻²
0,25.0,42.X⁴ mol⁴. L⁻⁴ / 0,25.(0,5-X)² mol².L⁻²=9,52 mol².L⁻²
0,105 X⁴ mol².L⁻² = 9,52.0,25(0,5-X)² mol².L⁻²
0,105.X⁴- 2,38 (0,5-X)²=0
0,105 X⁴-2,38 (0,25+X²-X)=0
Se rezolvă această ecuație și se află X.
Apoi, înlocuim pe X în concentrațiile molare:
CM NH₂=0,5-X moli/2L ; CM N₂=0,5X moli/2L; CM H₂=1,5 Xmoli/2L
Vă mulțumim pentru vizita pe site-ul nostru dedicat Chimie. Sperăm că informațiile oferite v-au fost de ajutor. Nu ezitați să ne contactați pentru orice întrebare sau dacă aveți nevoie de asistență suplimentară. Vă așteptăm cu drag data viitoare și nu uitați să ne adăugați la favorite!