Химия. Помогите пожалуйста

Для реакции N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) мы можем использовать принцип Ле Шателье, который говорит, что при изменении условий в системе (например, при изменении давления) равновесие сместится в ту сторону, которая компенсирует это изменение.

▎Условия задачи:

1. У нас есть реакция, где 1 моль N₂ и 3 моль H₂ реагируют, образуя 2 моль NH₃ .

2. Общее количество молей реагентов (входящих в реакцию) = 1 + 3 = 4 .

3. Общее количество молей продуктов = 2 .

▎Изменение давления:

При увеличении давления в системе равновесие сместится в сторону, где меньшее количество молей газа. В данном случае это будет сторона продуктов (то есть к NH₃ ), так как там всего 2 моля, в то время как в реагентах 4 моля.

▎Порядок реакции:

Поскольку порядок реакции равен молекулярности, это означает, что скорость реакции пропорциональна концентрации реагентов. Для данной реакции:

v = k [N₂]ᵃ [H₂]ᵇ,


где a = 1 и b = 3 . Таким образом, скорость будет пропорциональна [N₂]¹ ⋅ [H₂]³ .

▎Увеличение скорости:

Для того чтобы увеличить скорость реакции в 256 раз, необходимо увеличить концентрацию реагентов.

Если обозначить начальные концентрации как [N₂]₀ и [H₂]₀ , то для достижения увеличения скорости в 256 раз:

v' = k ([N₂]₀')¹ ([H₂]₀')³ = 256 v,


где [N₂]₀' и [H₂]₀' — новые концентрации после изменения давления.

▎Концентрации и давление:

Концентрация газа пропорциональна его давлению (по закону Бойля-Мариотта). Если давление увеличивается в x раз, то новые концентрации будут:

[N₂]₀' = x[N₂]₀,


[H₂]₀' = x[H₂]₀.


Подставим это в уравнение скорости:

256 v = k (x[N₂]₀)¹ (x[H₂]₀)³ = k x⁴ [N₂]₀¹ [H₂]₀³.


Таким образом:

256 v = x⁴ v,


где v = k [N₂]₀¹ [H₂]₀³ .

▎Решение уравнения:

Теперь можем выразить x⁴ :

x⁴ = 256.


Следовательно,

x = 256^(1/4) = 4.

▎Ответ:

Для увеличения скорости реакции в 256 раз необходимо повысить давление в системе в 4 раза.