Question

В реакторе объёмом 560 см3 в присутствии катализатора протекает реакция между водородом и азотом. Через 10 минут после начала реакции в сосуде содержалось 0,44 моль N2 и 2,12 моль H2, а через 25 минут от начала реакции химическое количество N2 уменьшилось до 0,32 моль. Рассчитайте средние скорости реакции по азоту и по водороду. Какое химическое количество водорода останется в реакторе через 25 минут после начала реакции?

Answer 1

Дано:  
Объем реактора = 560 см3 = 0,00056 м3.  
Начальное количество N2 через 10 минут = 0,44 моль.  
Количество H2 через 10 минут = 2,12 моль.  
Количество N2 через 25 минут = 0,32 моль.  
Время реакции до 10 минут = 10 мин = 600 с.  
Время реакции от 10 до 25 минут = 15 мин = 900 с.  

Найти:  
1. Средние скорости реакции по азоту и водороду.  
2. Химическое количество водорода, оставшееся в реакторе через 25 минут.

Решение:

1. Находим изменение количества N2 от 10 до 25 минут:
ΔN2 = 0,44 моль - 0,32 моль = 0,12 моль.

2. Рассчитаем среднюю скорость реакции по азоту:
v_N2 = ΔN2 / Δt = 0,12 моль / 900 с ≈ 0,000133 моль/с.

3. Теперь найдем, сколько моль водорода прореагировало за это время. Из уравнения реакции (N2 + 3H2 → 2NH3) следует, что на 1 моль N2 реагируют 3 моль H2. Следовательно, изменения количества H2 составит:
ΔH2 = 3 * ΔN2 = 3 * 0,12 моль = 0,36 моль.

4. Рассчитываем количество H2, которое осталось в реакторе после 25 минут:
Количество H2 через 10 минут = 2,12 моль.  
Количество H2, прореагировавшее за 15 минут = 0,36 моль.  
Количество H2 через 25 минут = 2,12 моль - 0,36 моль = 1,76 моль.

5. Теперь рассчитаем среднюю скорость реакции по водороду:
v_H2 = ΔH2 / Δt = 0,36 моль / 900 с ≈ 0,0004 моль/с.

Ответ:  
Средняя скорость реакции по азоту составляет примерно 0,000133 моль/с, средняя скорость реакции по водороду составляет примерно 0,0004 моль/с. Химическое количество водорода, оставшееся в реакторе через 25 минут, равно 1,76 моль.