Химия

Реакция между азотом и водородом протекает по уравнению

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.

В результате ракции из 1 моля азота и 3 молей водорода получается 2 моля аммиака. Давление внутри сосуда определяется числом молей содержащихся в нем газов.

Пусть в исходной газовой смеси было $x$ молей азота и $y$ молей водорода. При этом

$V_0p_0 = (x + y)RT$.

В реакцию вступило $0,1 x$ моля азота, а следовательно, $0,3x$ моля водорода, в результате чего образовалось $0,2 x$ моля аммиака. После реакции в газовой смеси будет содержаться $0,9 x$ моля азота, ($y - 3 x$) молей водорода и $0,2 x$ моля аммиака, общее число молей которых составит

$0,9x + y - 0,3x + 0,2x = 0,8x + y$.

В соответствии с уравнением Менделеева - Клапейрона

$V_0p_1 = (NULL,8x + y)RT$.

Поскольку ни объем сосуда, ни температура не изменились, $p_1 = 0,95 p_0$, то

$\frac{V_0p_1}{V_0p_0} = \frac {(NULL,8x + y)RT}{(x+y)RT}$; $\frac{p_1}{p_0} = \frac{0,8x + y}{x + y} = 0,95$,

или $0,8x + y = 0,95 x + 0,95 y$, т. e. $0,05 y = 0,15 x$; следовательно, $x : y = 1 : 3$. Таким образом, в состав исходной газовой смеси входило 25 % азота и 75 % водорода.

(Задачу можно также решить, предположив, что в сосуде содержатся 1 моль азота и $y$ молей водорода, однако в любом случае мы найдем только соотношение $N_2 : H_2$, а не абсолютные количества этих газов.)