Химия

Определяем количество вещества водорода, прореагировавшего с азотом, учитывая, что объем газовой смеси равен 1 л:

$n_{реаг}(H_{2}) = n_{исх}(H_{2}) \cdot 0,75; n_{реаг}(H_{2}) = 10 моль \cdot 0,75 = 7,5 моль$.

Находим равновесную концентрацию водорода:

$c(H_{2}) = \frac{n(H_{2} )}{V(см.)}$, где $V(см.) = 1 л$;
$n(H_{2}) = 10,0 моль - 7,5 моль = 2,5 моль$,

следовательно, $[H_{2}] = 2,5 моль/л$.

Находим количество вещества аммиака, который образовался в 1 л газовой смеси.

Так как по уравнению $n_{реаг}(H_{2}) : n(NH_{3}) = 3 : 2$, то

$n(NH_{3}) = \frac{2}{3} n_{реаг}(H_{2}); n(NH_{3}) = 3 \cdot 7,5 моль = 5 моль$,

где $n_{реаг}(H_{2})$ - это количество вещества водорода, вступившего в реакцию к моменту достижения равновесия.

Таким образом, $[NH_{3}] = 5 моль/л$.

Из выражения для $K_{равн}$ находим равновесную концентрацию азота $[N_{2}]$:

$K_{равн} = \frac{[NH_{3}]^{2} }{[H_{2} ]^{3} \cdot [N_{2} ] } \Rightarrow [N_{2} ] = \frac{[NH_{3} ]^{2} }{K_{равн} \cdot [H_{2} ]^{3} }$;
$[ N_{2} ] = \frac{5^{2} }{2 \cdot (NULL,5)^{3} } = 0,8 (моль/л)$.

Определяем концентрацию азота, который расходуется в реакции.

По уравнению $n_{реаг}(H_{2}) : n_{реаг}(N_{2}) = 3 : 1$, следовательно, $c_{реаг}(N_{2}) = 2,5 моль/л$.

Исходная концентрация азота складывается из равновесного количества вещества и затраченного в реакции:

$c_{исх}(N_{2}) = 0,8 моль/л + 2,5 моль/л = 3,3 моль/л$.
Ответ: $n_{исх}(N_{2}) = 3,3 моль$.