Найти скорость реакции и начальную скорость после 10% потребления азота, если начальная концентрация азота и водорода составляет 2 моль / л во время синтеза аммиака

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для реакции синтеза аммиака:

N2 + 3H2 -> 2NH3

Из уравнения видно, что потребление азота равно его концентрации, поэтому после 10% потребления азота останется 90% начальной концентрации.

Таким образом, после 10% потребления азота его концентрация составит 0,9 * 2 = 1,8 моль/л.

Для расчета скорости реакции воспользуемся законом действующих масс:

r = -1/2 d[N2]/dt = -1/3 d[H2]/dt = d[NH3]/dt

где r - скорость реакции, d[N2]/dt, d[H2]/dt, d[NH3]/dt - скорости изменения концентраций соответствующих компонентов.

Так как из уравнения видно, что за каждые 1 моль азота, потребляется 3 моля водорода и образуется 2 моля аммиака, то скорость реакции будет равна:

r = -1/2 d[N2]/dt = -1/3 d[H2]/dt = d[NH3]/dt = -1/2 (d[N2]/dt) = -1/3 (d[H2]/dt) = d[NH3]/dt

Так как азот участвует в реакции с водородом в соотношении 1:3, то допустим, что скорость изменения концентрации аммиака будет x.

Тогда скорость изменения концентрации азота будет -0.5x (так как каждый моль аммиака содержит 0.5 моль азота), а скорость изменения концентрации водорода будет -0,3x (так как каждый моль аммиака содержит 0,3 моль водорода).

Таким образом, r = -0,5x = -0,3x = x

Итак, скорость реакции равна x = 1 моль/л*с.

Начальная скорость реакции будет равна скорости реакции в начальный момент времени, то есть 1 моль/л*с.