Question

Для синтеза аммиака смесь азота и водорода с плотностью по гелию 2.125 поместили в замкнутый реактор с ванадиевым катализатором при температуре 350°С и повышенном давлении. Через некоторое время давление в реакторе уменьшилось на 10% (при той же температуре). Вычислите степень превращения азота в аммиак и содержание аммиака в реакционной смеси в объемных процентах

Answer 1

Пусть в исх-й смеси х моль N2 массой 28*х г и 1-х моль H2 массой 2*(1-х) = 2-2*х г, т.е. по условию 28*х+2-2*х = 4*2.125, откуда х = 0.25 моль, n H2 соотв-о = 0.75 моль;

P*V = n*R*T; т.к. V = const ("замкнутый реактор"), T = const (по условию) и R - унив-я газовая постоянная, то ф-ла упрощается до P = n, т.е. давление прямо проп-о кол-ву в-ва смеси газов;

N2 + 3H2 = 2NH3, пусть в р-ию вст-о х моль N2 и 3*х моль H2 и образ-ь 2*х моль NH3, т.о. в кон-й газовой смеси 0.25-х моль N2, 0.75-3*x моль H2 и 2*х моль NH3;

по условию, 0.25-х+0.75-3*x+2*х = 1-0.1, откуда х = 0.05 моль;

т.о. в NH3 прев-ь 0.05/0.25 = 0.2 или 20% N2, а объемная доля NH3 в кон-й смеси = 0.05*2/(1-0.1) = 0.1111 или 11.11%.