Constanta de echilibru pentru sinteza amoniacului la 472°C are valoarea Kc=0,105 L^2/mol^2. Intr-un vas special cu volumul de 2L se introduce 0,5 moli de NH3 si se incalzeste la 472°C pentru atingerea echilibrului. Calculeaza concentratiile la echilibru pentru NH3, N2 si H2.
N2+ 3H2 ->2NH3
Răspunsuri la întrebare
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