르샤틀리에 원리. 암모니아 합성 시 부피 변화

르샤틀리에 원리. 암모니아 합성 시 부피 변화

 

 

일정 온도, 일정 압력 하에서 헬륨을 첨가하면

암모니아의 수율은 증가할까? 감소할까?

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

 

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▶ 르 샤틀리에(Le Chatelier)의 원리. 부피/압력 변화

부피를 변화시켰을 때 반응 진행 방향을 정리하면,

① 부피 감소: 기체 전체 몰수가 감소하는 방향으로 반응 진행

② 부피 증가: 기체 전체 몰수가 증가하는 방향으로 반응 진행

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2686 )

 

 

 

일정 부피 조건이 아니므로,

헬륨을 첨가하면, 계의 부피는 증가한다.

이때 전체 농도는 어떻게 될까? 증가할까? 감소할까?

 

 

 

C = n / V 관계로부터,

부피가 증가하면, 농도는 감소한다.

 

 

 

이때,

Kc = [NH3]^2 / [N2][H2]^3 이므로,

생성물의 농도는 제곱으로,

반응물의 농도는 4제곱으로 감소한다.

( 반응물이 더 많이 감소함. )

 

 

 

따라서 반응물을 제거한 효과가 나타나,

역반응이 일어나므로,

암모니아의 수율은 감소한다.

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/21952 ] 피스톤이 달린 실린더에서 N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 반응이 평형에 도달한 후 외부 압력을 일정하게 유지하면서 Ar을 주입

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/22820 ] 암모니아 르샤틀리에 N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

 

 

 

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