Давайте внимательно разберем задачу и пошагово решим ее, учитывая, что целью является понимание процесса.
Условие задачи:
Образование аммиака идет по уравнению:
[ \mathrm{N_2} + 3\mathrm{H_2} \rightleftharpoons 2\mathrm{NH_3} ]
Дано:
- В равновесии концентрации веществ:
- ([N_2] = 0,1 \text{ моль/л})
- ([H_2] = 0,2 \text{ моль/л})
- ([NH_3] = 0,8 \text{ моль/л})
Требуется:
- Найти константу равновесия (K_c).
- Рассчитать исходные концентрации азота и водорода.
Шаг 1. Запишем выражение для константы равновесия (K_c):
Для реакции:
[
\mathrm{N_2} + 3\mathrm{H_2} \rightleftharpoons 2\mathrm{NH_3}
]
константа равновесия:
[
K_c = \frac{[\mathrm{NH_3}]^2}{[\mathrm{N_2}][\mathrm{H_2}]^3}
]
Шаг 2. Подставим известные значения концентраций в формулу для (K_c):
[
K_c = \frac{(0,8)^2}{(0,1) \times (0,2)^3}
]
Посчитаем числитель и знаменатель по отдельности:
- ( (0,8)^2 = 0,64 )
- ( (0,2)^3 = 0,2 \times 0,2 \times 0,2 = 0,008 )
Значит:
[
K_c = \frac{0,64}{0,1 \times 0,008} = \frac{0,64}{0,0008}
]
Делим:
[
K_c = 0,64 / 0,0008 = 800
]
Ответ:
[
\boxed{
K_c = 800
}
]
Шаг 3. Расчет исходных концентраций азота и водорода
Обозначим исходные концентрации до начала реакции как ([N_2]_0) и ([H_2]_0).
Пусть:
- (\alpha) — моль/л, затраченные на реакцию, т.е. исходные концентрации (до реакции) для азота и водорода:
[
[N_2]_0 = x
]
[
[H_2]_0 = y
]
После реакции:
[
[N_2] = x - \alpha
]
[
[H_2] = y - 3\alpha
]
[
[NH_3] = 2\alpha
]
Из условий равновесия:
[
[x - \alpha] = 0,1
]
[
[y - 3\alpha] = 0,2
]
[
2 \alpha = 0,8 \Rightarrow \alpha = 0,4
]
Подставим (\alpha = 0,4) в выражения для исходных концентраций:
[
x - 0,4 = 0,1 \Rightarrow x = 0,5
]
[
y - 3 \times 0,4 = 0,2 \Rightarrow y - 1,2 = 0,2 \Rightarrow y = 1,4
]
Итоговые исходные концентрации:
[
\boxed{
[N_2]_0 = 0,5 \text{ моль/л}
}
]
[
\boxed{
[H_2]_0 = 1,4 \text{ моль/л}
}
]
Ит summaries
[
\boxed{
K_c = 800
}
]
- Исходные концентрации веществ:
[
[N_2]_0 = 0,5 \text{ моль/л}
]
[
[H_2]_0 = 1,4 \text{ моль/л}
]
Если есть вопросы по решению или нужно подробнее объяснить какой-то этап, скажите!
