В закрытый сосуд неизвестного объёма ввели 560 г азота и 16 г водорода. После нагревания до 500 ∘С в присутствии катализатора в реакцию
Вопрос посетителя
В закрытый сосуд неизвестного объёма ввели 560 г азота и 16 г водорода. После нагревания до 500 ∘С в присутствии катализатора в реакцию вступило 75% водорода, и установилось равновесие при давлении 15 атм. Определите объём сосуда.
Ответ эксперта
Реакция протекает по схеме N2 + 3H2 → 2NH3 (t, p, кат)
1. До начала реакции в смеси было
n(N2)=560 г /28 г/моль = 20 моль и n(H2)=16 г /2 г/моль = 8 моль.
По условию в реакцию вступило 75% водорода, т. е. прореагировало 6 моль водорода, и по уравнению реакции втрое меньше азота (2 моль), аммиака образовалось 4 моль.
Таким образом, после завершения реакции в сосуде находится 18 моль непрореагировавшего азота, 2 моль непрореагировавшего водорода и 4 моль образовавшегося аммиака, всего = 24 моль молекул газов.
2. Найдем объём этой смеси при заданных условиях по уравнению Менделеева-Клапейрона. Учтём, что температура составляет = (500 + 273,15) K = 773,15 K, а 1 атмосфера — это 101325 Па. В уравнение также входит универсальная газовая постоянная = 8,314 Дж/(моль • K)
= , откуда = / = 24 моль • 8,314 Дж/ (моль • K) • 773,15 K / 101325 Па ≈ 0,101503 м 3 ≈ 101,5 л
