Kp 64/2700 atm^-2 3H2(g) + N2(g) ⇌ 2NH3(g) 3.00 atm H2 1.00 atm N2

Kp 64/2700 atm^-2 3H2(g) + N2(g) ⇌ 2NH3(g) 3.00 atm H2 1.00 atm N2

 

 

암모니아를 만드는 다음과 같은 질소고정 반응에 대한 평형상수는

어느 한 온도에서 Kp = 64/2700 atm^-2 이다.

3H2(g) + N2(g) ⇌ 2NH3(g)

이 온도에서 처음에 H2 3.00 atm, N2 1.00 atm을 섞어주었다면,

평형에 도달한 후 각 반응물, 생성물의 부분압을 구하시오.

 

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ICE 도표를 작성하면,

 

........... 3H2 .. + .. N2 . ⇌ . 2NH3

초기(atm) . 3.00 ...... 1.00 .... 0

변화(atm) . -3x ....... -x ...... +2x

평형(atm) . 3.00-3x ... 1.00-x .. 2x

 

 

 

Kp = [NH3]^2 / [H2]^3 [N2]

64/2700 = (2x)^2 / [(3.00-3x)^3 (1.00-x)]

 

 

 

x는 매우 작은 값이라서,

3.00-3x ≒ 3.00

1.00-x ≒ 1.00 이라 근사처리하면,

---> Kp = 64/2700 = 0.0237 정도라서,

이렇게 근사처리할 수 없지만,

이렇게 근사처리 안 하면, 풀 방법이 없다.

 

 

 

64/2700 = (2x)^2 / [(3.00)^3 (1.00)]

(64/2700) [(3.00)^3 (1.00)] = 4x^2

 

x = [ ((64/2700) [(3.00)^3 (1.00)]) / 4 ]^(1/2)

= 0.4

 

 

 

따라서

H2 = 3.00 – 3(0.4) = 1.8 atm

N2 = 1.00 – 0.4 = 0.6 atm

NH3 = 2(0.4) = 0.8 atm

 

 

 

[검산]

Kp = [0.8]^2 / ([1.8]^3 [0.6]) = 0.183

---> 역시나 0.0237과 많이 차이난다.

 

 

 

[참고] 답지에는

H2 = 0.6 atm, N2 = 0.2 atm, NH3 = 1.6 atm 이라는데,

이 값으로 평형상수를 계산하면,

Kp = [1.6]^2 / ([0.6]^3 [0.2]) = 59.3

---> 완전 터무니없는 결과가 나온다.