گام به گام خود را بیازمایید صفحه 110 درس شیمی، راهی به سوی آینده ای روشن تر شیمی (3)

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 (C^∘−40 یا (−200 را برای سرد کننده مناسب می‌دانید؟ توضیح دهید.

2- نمودار زیر تغییر غلظت فراورده را برای واکنش تعادلی زیر  در دو شرایط متفاوت نشان می دهد.

آ) این واکنش گرماده است یا گرماگیر؟ چرا؟

ب) فشار \({P_2}\) از \({P_1}\) بزرگ تر است یا کوچک تر؟ پاسخ خود را توضیح دهید.

1-

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) C^∘−40، 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- این واکنش گرماگیر است؛ زیرا:

آ) «هنگامی که دمای یک سامانه تعادلی افزایش می‌یابد، واکنش در جهت مصرف گرما پیش می‌رود، اگر این واکنش گرماگیر باشد مقدار واکنش دهنده‌ در سامانه کاهش می‌یابد.»

ب) در این واکنش تعادلی در دمای ثابت، افزایش غلظت فرآورده باعث می شود افزایش فشار می شودو برعکس با افزایش فشار، میزان غلظت گاز بیشتر می شود؛ بنابراین فشار \({P_2}\) از \({P_1}\) بزرگ تر است.