О проведении открытого конкурса
I способ (“химический”) Представим, что разложение аммиака от исходного состояния к равновесному описывается необратимой реакцией. 2NH3 ® N2 + 3H2 Эта реакция замораживается, как только мы приходим к условиям, отвечающим равновесию. С точки зрения описания количеств веществ (и только!) такой подход представляется вполне корректным. Тогда для получения исходного состояния эту реакцию надо провести в обратном направлении. Мысленно проведем реакцию синтеза аммиака из имеющихся в системе молекулярных форм азота и водорода в предположении необратимости этой реакции: N2 + 3H2 ®2NH3 (*) Если выполняется условие 3 n N2> n H2, то в избытке находится азот (n – число молей компонента). Если 3 n N2< n H2, то в избытке находится водород. Количества моль находим из данных концентраций и объема. ni Û = Сi Û× V; n N2Û = 0,02 моль; n H2Û= 0,04 моль, n NH3Û = 0,06 моль. Итак, азот в избытке. Расчет ведем по водороду. n NH3из N2и H2 = 2/3× n H2Û; если это к-во моль NH3 сложить с равновесным к-вом этого же компонента, то получится такое к-во, которое соответствует начальным условиям, которые надо взять для получения равновесной смеси.. n NH3(исх) = n NH3Û + n NH3из N2и H2; n NH3(исх) = 0,06 + 2/3×0,04 = 0,08667 моль. В нашей мысленной реакции водород израсходуется полностью и в исходной смеси его не будет. А вот азот останется в избытке: n N2(исх) = n N2Û ‑ n N2вступивш. в реакцию с H2 = 0,02 – 0,04×1/3 = 0,00667 моль. Проверка может быть основана том факте, что количество моль атомарного водорода и атомарного азота в исходной и равновесной системах должны совпадать. Исходная система: n N = 2 n N2(исх) + n NH3(исх); n N = 0,0133 + 0,0867 = 0,1 моль; n H = 2 n H2(исх) + 3× n NH3(исх) n H = 0 + 0,086(6)×3 = 0,26 моль. Равновесная система: n N = n NH3Û+2 n N2Û = 0,06 +0,02×2= 0,1 моль; n H = 3× n NH3Û+2 ×n H2Û = 0,06×3 + 0,04×2 = 0,18 + 0,08 = 0,26 моль II способ (“физический”) Этот способ связан с идеей проверки: находим количество моль атомарного азота и водорода в нашей закрытой системе. При нахождении количества моль атомов не имеет значения, равновесна система, или нет. Число моль молекулярного азота в системе обозначим за x, молекулярного водорода – за y и аммиака – за z. Тогда можно составить следующую систему уравнений:
Напомним, что x, y и z – неизвестные, n H и n N мы нашли исходя из данных о количествах равновесных компонентов в равновесной смеси. В нашем случае – см. проверку в части “равновесная система”.
Эта система имеет бесконечное множество решений (система недоопределена). Но по условию задачи, мы можем взять в качестве исходных веществ только пару двух веществ ‑ пару аммиак и водород или же, ‑ пару аммиак и азот. В первом случае решение системы для x = 0 (исходный азот отсутствует) даст z = +0,1 моль; y = ‑0.02 моль, что в конкретных условиях невозможно, т.к. число моль не может быть отрицательным; для второго случая при y = 0 (исходный водород отсутствует) получаем: z = +0,08667 моль, x = +0,00667 моль, что совпадает с ответом решения по первому способу. Примечание 1. В данной формулировке задачи присутствие аммиака было объявлено обязательным. Но, в общем случае, в качестве исходных веществ можно также взять пару азот и водород. Тогда решение этой задачи для этой пары в точности совпадет с ответом той задачи, которую требовалось решить в задаче №6 теста. Поскольку в этом случае аммиака исходно не было, z = 0, тогда x = 0,05 моль, y = 0,13 моль. Примечание 2. В научной литературе в словосочетаниях “количество моль атомарного азота (водорода)” слова “моль” отбрасывают. Получается: “количество атомарного азота (водорода)”. Смысл же остается прежним. Аналогично, когда говорят о количестве вещества (например, “количество белого фосфора равно…”), имеют в виду количество моль данного компонента (здесь P4). о проведении открытого конкурса
|
.
.
