4. При состоянии равновесия в системе 3H2 + N2 2NH3 вещества имели следующие концентрации: водород 6 моль/л, азот- 5 моль/л, аммиак 2 моль/л. Найдите константу равновесия системы и начальные концентрации исходных веществ,

Для решения данной задачи необходимо:

1. Записать выражение для константы равновесия (Kc) через равновесные концентрации реагентов и продуктов реакции.
2. Рассчитать изменение концентраций водорода и азота, исходя из образования аммиака.
3. Определить начальные концентрации водорода и азота.

1. Запись выражения для константы равновесия

Для реакции:

$$3H_2 + N_2 \rightleftharpoons 2NH_3$$

Константа равновесия выражается следующим образом:

$$K_c = \frac{[NH_3]^2}{[H_2]^3[N_2]}$$, где

• $$[NH_3]$$ - равновесная концентрация аммиака,
• $$[H_2]$$ - равновесная концентрация водорода,
• $$[N_2]$$ - равновесная концентрация азота.

Подставляем данные из условия:

$$K_c = \frac{(2)^2}{(6)^3 \cdot 5} = \frac{4}{216 \cdot 5} = \frac{4}{1080} = \frac{1}{270} \approx 0.0037$$

2. Расчет изменения концентраций водорода и азота

Из уравнения реакции видно, что на каждые 2 моль образовавшегося аммиака расходуется 3 моль водорода и 1 моль азота.

Так как равновесная концентрация аммиака составляет 2 моль/л, то:

• Изменение концентрации водорода:

$$\Delta[H_2] = \frac{3}{2} \cdot [NH_3] = \frac{3}{2} \cdot 2 = 3 \text{ моль/л}$$.

• Изменение концентрации азота:

$$\Delta[N_2] = \frac{1}{2} \cdot [NH_3] = \frac{1}{2} \cdot 2 = 1 \text{ моль/л}$$.

3. Определение начальных концентраций водорода и азота

• Начальная концентрация водорода:

$$[H_2]_0 = [H_2] + \Delta[H_2] = 6 + 3 = 9 \text{ моль/л}$$.

• Начальная концентрация азота:

$$[N_2]_0 = [N_2] + \Delta[N_2] = 5 + 1 = 6 \text{ моль/л}$$.

Ответ: Константа равновесия K_c ≈ 0.0037, начальная концентрация водорода 9 моль/л, начальная концентрация азота 6 моль/л.