شاه کلید نکات
شاه کلید سوال
1 با توجه به شکل زیر که نمایی از فناوری تولید آمونیاک به روش هابر را نشان می دهد به پرسش ها پاسخ دهید.
آ در مورد روش کارها بر در این فناوری با یکدیگر گفت و گو کنید.
ب اگر نقطه جوش آمونیاک، نیتروژن و هیدروژن به ترتیب −33 ،−196 و −253 درجه سلسیوس باشد، کدام دما \( - {40^ \circ }C)\) یا (−200 را برای سرد کننده مناسب میدانید؟ توضیح دهید.
آ
واکنش تهیه آمونیاک از گازهای نیتروژن و هیدروژن به دلیل داشتن انرژی فعالسازی بالا در دمای اتاق امکان پذیر نیست. از این رو هابر دریافت که باید برخلاف اصل لوشاتلیه دما را بالا ببرد که در این صورت بخشی از آمونیاک تولید شده تجزیه میشود. برای افزایش غلظت آمونیاک فشار را نیز بالا برد. از آنجایی که تأمین دما و فشار بالا برای این واکنش صرفهٔ اقتصادی ندارد هابر از کاتالیزگر Fe(s) برای ایجاد شرایط بهینه استفاده کرد. با استفاده از کاتالیزگر این واکنش در دما و فشار پایینتر قابل انجام شد.
پس از تولید آمونیاک، برای افزایش درصد مولی آن، سرد کردن آمونیاک و خروج آن از سامانهٔ تعادل سبب پیشرفت واکنش در جهت رفت شده و آمونیاک بیشتری تولید میشود.
ب
\( - {40^ \circ }C\)؛ زیرا در این دما آمونیاک به مایع تبدیل شده و با خروج آمونیاک مایع از سامانهٔ تعادلی، طبق اصل لوشاتلیه واکنش باید در جهت تولید آمونیاک (واکنش رفت) پیش میرود.
2 نمودار زیر تغییر غلظت فراورده را برای واکنش تعادلی \(A(g) + B(g)\,\,\,\,\, \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \,\,\,\,\,AB(g)\) در دو شرایط متفاوت نشان می دهد.
آ
این واکنش گرماده است.
دلیل: همانطور که در نمودار مشخص است، در هر دو فشار (روی هر یک از منحنیها)، با افزایش دما (حرکت به سمت راست روی محور افقی)، غلظت فراورده یا همان [AB] کاهش مییابد. طبق اصل لوشاتلیه، افزایش دما باعث میشود تعادل در جهت واکنش گرماگیر جابهجا شود تا گرمای اضافی مصرف شود. از آنجا که با افزایش دما مقدار فراورده کم شده (یعنی تعادل به سمت چپ و واکنشدهندهها پیش رفته)، نتیجه میگیریم که واکنش برگشت گرماگیر است؛ در نتیجه واکنش رفت گرماده \((\Delta H < 0)\) خواهد بود.
ب
فشار P2 بزرگ تر از P1 است \(.({P_2} > {P_1})\)
دلیل: اگر روی نمودار یک دمای ثابت را در نظر بگیرید (یک خط عمودی فرضی بکشید)، میبینید که غلظت فراورده [AB] در منحنی P2 بالاتر (بیشتر) از منحنی P1 است.
با توجه به معادله واکنش، در سمت چپ ۲ مول گاز (۱ مول A + 1 مول B) و در سمت راست ۱ مول گاز (AB) داریم. طبق اصل لوشاتلیه، افزایش فشار سیستم، تعادل را به سمتی جابهجا میکند که تعداد مول گازی کمتری دارد (در اینجا سمت راست، یعنی تولید فراورده بیشتر). چون در شرایط P2 فراورده بیشتری تولید شده است، پس فشار سیستم در حالت P2 بیشتر از P1 بوده است.
1736019749.png)
