N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Kp 4.39×10^(-9) 450℃

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Kp 4.39×10^(-9) 450℃

 

 

표 15.2에 나타난 바와 같이, 평형 N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 에 대한 Kp는 450℃에서 4.39×10^(-9) 이다.

아래에 나열된 각 혼합물에 대해, 해당 혼합물이 450℃에서 평형 상태에 있는지, 아닌지를 표시하시오.

평형 상태가 아니라면, 평형을 달성하기 위해 혼합물이 이동해야 하는 방향(생성물 쪽으로 또는 반응물 쪽으로)을 나타내시오.

(a) NH3 9.93 MPa, N2 4,56 MPa, H2 5.57 MPa

(b) NH3 5.78 MPa, N2 14.49 MPa, H2 없음

(c) NH3 1.32 MPa, N2 2.74 MPa, H2 8.31 MPa

 

 

As shown in Table 15.2, Kp for the equilibrium N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) is 4.39×10^(-9) at 450℃.

For each of the mixtures listed here, indicate whether the mixture is at equilibrium at 450℃.

If it is not at equilibrium, indicate the direction (toward product or toward reactants) in which the mixture must shift to achieve equilibrium.

(a) 9.93 MPa NH3, 4.56 MPa N2, 5.57 MPa H2

(b) 5.78 MPa NH3, 14.49 MPa N2, no H2

(c) 1.32 MPa NH3, 2.74 MPa N2, 8.31 MPa H2

 

 

 

[참고] 평형상수와 반응비(반응지수). K와 Q

[ https://ywpop.tistory.com/10539 ]

 

 

 

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

 

Kp = (P_NH3)^2 / ( (P_N2) (P_H2)^3 )

= 4.39×10^(-9)

 

 

 

(a) 9.93 MPa NH3, 4.56 MPa N2, 5.57 MPa H2

 

Qp = (P_NH3)^2 / ( (P_N2) (P_H2)^3 )

= (9.93)^2 / ( (4.56) (5.57)^3 )

= 0.125

 

 

Qp ≠ Kp 이므로,

평형 상태가 아니다.

 

 

Qp > Kp 이므로,

반응물 쪽으로 이동 (역반응).

 

 

300x250

 

 

(b) 5.78 MPa NH3, 14.49 MPa N2, no H2

 

Qp = (P_NH3)^2 / ( (P_N2) (P_H2)^3 )

= (5.78)^2 / ( (14.49) (0)^3 )

= 계산 불가

 

 

Kp = 4.39×10^(-9)

---> 상당히 작은 값이다.

---> 반응물 중, 일부만 생성물이 된다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/470734 )

 

 

반응물인 H2가 없기 때문에,

H2를 생성하기 위해,

반응물 쪽으로 이동 (역반응).

( 할 것으로 생각된다. )

( 반응물인 H2가 없기 때문에,

생성물 쪽으로 이동은 절대로 불가능. )

 

 

 

 

(c) 1.32 MPa NH3, 2.74 MPa N2, 8.31 MPa H2

 

Qp = (P_NH3)^2 / ( (P_N2) (P_H2)^3 )

= (1.32)^2 / ( (2.74) (8.31)^3 )

= 0.00111

 

 

Qp ≠ Kp 이므로,

평형 상태가 아니다.

 

 

Qp > Kp 이므로,

반응물 쪽으로 이동 (역반응).

 

 

 

 

[키워드] 반응비 기준, 반응지수 기준, K와 Q 기준, Q와 K 기준