Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4315
2025-04-28 
Азот и водород, взятые в объемном отношении 1 : 3, взаимодействовали при $470^\circ C$ и 30 МПа в присутствии катализатора. После того как равновесие установилось, молярная доля аммиака в смеси составила 32%. При пропускании той же смеси через промышленный контактный аппарат в тех же условиях в аммиак превращалась 1/3 исходных веществ (по количеству вещества). Определите состав равновесной смеси (в молярных долях) в условиях опыта и на выходе из промышленного аппарата.
Решение:
Запишем уравнение реакции:
$N_{2} + 3H_{2} = 2NH_{3}$.
Основная искомая величина $x(N_{2})$ - молярная доля азота в смеси, которая численно равна количеству вещества азота в 1 моль смеси. Исходные компоненты были взяты в стехиометрическом отношении, следовательно, отношение количеств вещества азота и водорода во время реакции всегда было равно 1 : 3. Допустим, что при проведении опыта в равновесном состоянии в 1 моль смеси осталось $\nu(N_{2})$ моль азота и $3\nu(N_{2})$ моль водорода. Тогда молярная доля образовавшегося аммиака составляла $x(N_{2}) = 1 - 4\nu(N_{2})/1$, что по условию задачи равно 0,32:
$\frac{1-4\nu(N_{2})}{1} = 0,32$,
откуда $\nu(N_{2}) = 0,17$, $\nu(H_{2}) = 0,51$.
Рассчитаем состав смеси (в молярных долях) на выходе из промышленного аппарата. Удобно предположить, что в исходной смеси было 3 моль азота и 9 моль водорода. Следовательно, после реакции в смеси осталось 2 моль азота и 6 моль водорода и образовалось 2 моль аммиака, чему соответствуют молярные доли газов смеси: 0,2, 0,6 и 0,2.
Ответ. В условиях опыта молярные доли газов в смеси были равны: 0,17$N_{2}$, 0,51$H_{2}$ и 0,32$NH_{3}$, а на выходе из промышленного аппарата - 0,20$N_{2}$, 0,60$H_{2}$ и 0,20$NH_{3}$.
Азот и водород, взятые в объемном отношении 1 : 3, взаимодействовали при $470^\circ C$ и 30 МПа в присутствии катализатора. После того как равновесие установилось, молярная доля аммиака в смеси составила 32%. При пропускании той же смеси через промышленный контактный аппарат в тех же условиях в аммиак превращалась 1/3 исходных веществ (по количеству вещества). Определите состав равновесной смеси (в молярных долях) в условиях опыта и на выходе из промышленного аппарата.
Решение:
Запишем уравнение реакции:
$N_{2} + 3H_{2} = 2NH_{3}$.
Основная искомая величина $x(N_{2})$ - молярная доля азота в смеси, которая численно равна количеству вещества азота в 1 моль смеси. Исходные компоненты были взяты в стехиометрическом отношении, следовательно, отношение количеств вещества азота и водорода во время реакции всегда было равно 1 : 3. Допустим, что при проведении опыта в равновесном состоянии в 1 моль смеси осталось $\nu(N_{2})$ моль азота и $3\nu(N_{2})$ моль водорода. Тогда молярная доля образовавшегося аммиака составляла $x(N_{2}) = 1 - 4\nu(N_{2})/1$, что по условию задачи равно 0,32:
$\frac{1-4\nu(N_{2})}{1} = 0,32$,
откуда $\nu(N_{2}) = 0,17$, $\nu(H_{2}) = 0,51$.
Рассчитаем состав смеси (в молярных долях) на выходе из промышленного аппарата. Удобно предположить, что в исходной смеси было 3 моль азота и 9 моль водорода. Следовательно, после реакции в смеси осталось 2 моль азота и 6 моль водорода и образовалось 2 моль аммиака, чему соответствуют молярные доли газов смеси: 0,2, 0,6 и 0,2.
Ответ. В условиях опыта молярные доли газов в смеси были равны: 0,17$N_{2}$, 0,51$H_{2}$ и 0,32$NH_{3}$, а на выходе из промышленного аппарата - 0,20$N_{2}$, 0,60$H_{2}$ и 0,20$NH_{3}$.
