При заданных начальных концентрациях ([H2] = 3 моль/л, [N2] = 2 моль/л, [NH3] = 4 моль/л) в системе N2 + 3H2 ↔ 2NH3

Lisichka123

25

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся знания о принципе Ле Шателье и расчете концентраций в системах на равновесии. В данной задаче у нас задана исходная концентрация каждого вещества в системе N2 + 3H2 ↔ 2NH3, а затем в систему добавляется 0,5 моль водорода. Мы должны определить концентрации всех трех веществ после добавления 0,5 моль водорода.

Для начала, составим уравнение химической реакции и запишем концентрации начальных компонентов и конечные концентрации веществ после установления равновесия:

\[N2 + 3H2 \rightleftharpoons 2NH3\]

Начальные концентрации:
\([N2] = 3\, \text{моль/л}\),
\([H2] = 2\, \text{моль/л}\),
\([NH3] = 4\, \text{моль/л}\)

По принципу Ле Шателье следует, что при добавлении вещества к системе в равновесии, равновесие будет смещаться в сторону уменьшения количества этого вещества. В этом случае мы добавляем водород (H2), поэтому равновесие будет смещаться в сторону образования NH3. Давайте посмотрим на изменение концентраций после добавления водорода.

1. Увеличение концентрации водорода после добавления:
Так как мы добавляем 0,5 моль водорода в 1 л смеси, его концентрация увеличится. Теперь у нас будет:
\([H2]_{\text{конечное}} = 2\, \text{моль/л} + 0,5\, \text{моль}/1\, \text{л} = 2,5\, \text{моль/л}\)

2. Изменение концентрации азота:
Так как в уравнении реакции коэффициент перед азотом равен 1, то изменение концентрации азота будет равно изменению концентрации водорода, то есть 0,5 моль/л. Поэтому:
\([N2]_{\text{конечное}} = 3\, \text{моль/л} - 0,5\, \text{моль}/1\, \text{л} = 2,5\, \text{моль/л}\)

3. Изменение концентрации аммиака:
Согласно коэффициенту перед аммиаком в уравнении реакции, его концентрация изменится на величину, равную двукратному изменению концентрации водорода, то есть 2 * 0,5 = 1 моль/л:
\([NH3]_{\text{конечное}} = 4\, \text{моль/л} + 1\, \text{моль}/1\, \text{л} = 5\, \text{моль/л}\)

Таким образом, после добавления 0,5 моль водорода в 1 л смеси газов, равновесные концентрации будут следующими:
\([N2]_{\text{конечное}} = 2,5\, \text{моль/л}\),
\([H2]_{\text{конечное}} = 2,5\, \text{моль/л}\),
\([NH3]_{\text{конечное}} = 5\, \text{моль/л}\).

Мы использовали принцип Ле Шателье, чтобы определить, как изменится равновесие в системе после добавления водорода, и провели расчеты на основе данной информации.