При состоянии химического равновесия в системе: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ концентрации веществ составляют: С(N₂) = 2 моль/л; С(H₂) = 4 моль/л; С(NH₃) = 9 моль/л. Найти исходные концентрации азота и водорода.

Решение задачи

Запишем уравнение реакции синтеза аммиака (NH₃):

Исходные концентрации азота (N₂) и водорода (H₂) находим на основе уравнения реакции. На образование 2 моль аммиака (NH₃) расходуется 1 моль азота (N₂), а на образование 9 моль аммиака (NH₃) потребовалось 9 /2 = 4,5 моль азота (N₂).

Учитывая равновесную концентрацию азота (N₂), находим исходную концентрацию азота:

С (N₂) = 2 + 4,5 = 6,5 (моль/л).

На образование 2 моль аммиака (NH₃) необходимо израсходовать 3 моль водорода (H₂), а для получения 9 моль аммиака (NH₃) требуется 3 ⋅ 9 /2 = 13,5 моль.

Учитывая равновесную концентрацию водорода (H₂), находим его первоначальную концентрацию:

С (H₂) = 4 + 13,5 = 17,5 (моль/л).

Таким образом, реакция начиналась при концентрациях : С (N₂) = 6,5 (моль/л), С (H₂) = 17,5 (моль/л).

Ответ:

исходная концентрация азота (N₂) равна 6,5 моль/л;

исходная концентрация водорода (H₂) равна 17,5 моль/л.