2019-06-21
В закрытый сосуд неизвестного объема ввели 560 г азота и 16 г водорода. После нагревания до $ 500^{ \circ }C$ в присутствии катализатора прореагировало 75 % водорода и установилось равновесие при давлении $15,15 \cdot 10^5 Па$. Вычислить объем сосуда.
Решение:
В сосуд было введено 20 моль ($560 : 28$) азота и 8 моль ($16 : 2$) водорода. В реакцию вступило 6 моль ($8,0 \cdot 0,75$) водорода. Согласно уравнению реакции
$N_{2} + 3H_{2} \rightleftharpoons 2NH_{3}$
прореагировало 2 моль ($6 : 3$) азота и образовалось 4 моль аммиака. В равновесии находилось 2 моль (8 - 6) водорода 18 моль (20 - 2) азота. Общее количество молей газов равно 24 моль (2 моль $H_{2}$ + 18 моль $N_{2}$ + 4 моль $NH_{3}$). При нормальных условиях 24 моль газов занимает объем 537,6 л ($22,4 \cdot 24$).
Используя соотношение
$ \frac {P_{0}V_{0}}{T_{0}} = \frac {PV}{T}$,
вычислим объем сосуда:
$V = \frac {P_{0}V_{0}T}{PT_{0}} = \frac {1,01 \cdot 10^5 \cdot 537,6 \cdot 773}{15,15 \cdot 10^5 \cdot 273} \sim 101$ л.
Объем сосуда можно также рассчитать, воспользовавшись уравнением Менделеева - Клапейрона:
$PV = nRT$