Газовую смесь, состоящую из 10 дм3 азота и 15 дм3 водорода, пропустили над катализатором при нагревании. Определите объёмную долю водорода в равнрвесной смеси в момент, когда прореагировало 30% (по объёму) водорода. Всё вещества в условиях задачи газообразные

Задача по химии (11 класс) с целью понять процесс: определить объемную долю водорода в смеси после того, как прореагировало 30% водорода, учитывая реакцию азот+водород → аммиак ( Haber: N2 + 3 H2 → 2 NH3). Пусть все в газообразном состоянии и условия T, P одинаковы, поэтому объемы пропорциональны количеству веществ. Пошаговое решение 1) Обозначим исходные объемы (и массы, пропорциональные количеству вещества): - N2: 10 dm3 - H2: 15 dm3 - NH3 изначально отсутствует (0 dm3) 2) Что значит «прореагировало 30% по объему водорода»: - Объем водорода, который прореагировал = 0.30 × 15 = 4.5 dm3 - По стехиометрии реакции N2 + 3 H2 → 2 NH3 расходуется на 3 моля H2 ровно 1 моль N2: Н2, расходованный: 4.5 dm3 N2, расходованный: (1/3) × 4.5 = 1.5 dm3 NH3, образовавшийся: (2/3) × 4.5 = 3.0 dm3 3) Конечные объемы компонентов после прогресса реакции: - N2_f = 10 − 1.5 = 8.5 dm3 - H2_f = 15 − 4.5 = 10.5 dm3 - NH3_f = 0 + 3.0 = 3.0 dm3 4) Итоговый общий объем смеси (при тех же условиях T, P и идеальном behaviour газов): - V_total = 8.5 + 10.5 + 3.0 = 22.0 dm3 5) Объемная доля водорода в смеси после прогресса реакции: - y_H2 = V_H2_f / V_total = 10.5 / 22.0 ≈ 0.477 - В виде процента: ≈ 47.7% Проверка - Сумма объемных долей: y_N2 = 8.5/22 ≈ 0.386, y_H2 ≈ 0.477, y_NH3 = 3/22 ≈ 0.136. Сумма ≈ 1. Все корректно. Ответ: объемная доля водорода в смеси после реакции, когда прореагировало 30% водорода, равна примерно 47.7% (или 0.477). Принятые допущения: идеальные газовые поведения, одинаковые условия температуры и давления до и после реакции, объемы пропорциональны количеству вещества.