Почему сжатие объёма здесь способствует NH₃?

При фиксированных T и количествах уменьшение V увеличивает концентрации n/V. Для выбранной формы Q_c и этой стехиометрии сжатие меняет отношение Q к K и согласуется с идеей смещения к стороне с меньшим числом молей газа — к аммиаку.

Соответствует ли K_c(T) реальному синтезу аммиака?

Нет. Это учебный набросок с одним экзотермическим ΔH и подобранным K_ref для наглядности. Промышленный процесс использует высокие давления, рециркуляцию, катализаторы и неидеальные смеси.

Что означает плавное движение полос?

Визуальная релаксация к равновесной степени превращения, при которой Q_c = K_c(T), а не механизм со скоростями прямой и обратной реакции.

Зачем можно добавлять только N₂ без H₂?

Чтобы показать возмущение по концентрации, нарушающее стехиометрическое соотношение реагентов, как часто делают в учебниках при обсуждении избытка одного из реагентов.

Принцип Ле Шателье (газ)

Принцип Ле Шателье: если система в равновесии подвергается возмущению, она смещается так, чтобы частично ослабить это возмущение. Симулятор использует газовое равновесие синтеза аммиака N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g): прямой ход экзотермичен, поэтому в учебной схеме Ван-Гоффа понижение T увеличивает K_c; число молей газа справа меньше, поэтому уменьшение объёма при постоянной T повышает парциальные давления и в сочетании с выбранной формой Q_c влияет на направление смещения. Ползунки задают температуру и объём; кнопки добавляют азот, отбирают аммиак или сжимают/расширяют сосуд. Панель показывает Q_c в той же группировке, что и K_c(T) (пропорционально n_NH₃²V²/(n_N₂ n_H₂³)), а горизонтальные полосы — количества вещества, плавно релаксирующие к равновесной степени превращения при текущих T и V. Модель схематична: K(T) следует интегрированному уравнению Ван-Гоффа с учебным ΔH, активности заменены количествами вещества, неидеальность газа и кинетика катализатора опущены, релаксация — численное сглаживание к равновесию, а не полная кинетическая схема.

Для кого: Школьники и студенты начальных курсов, изучающие константу равновесия, стехиометрический коэффициент реакции Q и качественные рассуждения по Ле Шателье до строгой термодинамики и инженерии реакторов.

Ключевые понятия

Принцип Ле Шателье
Химическое равновесие
Стехиометрический коэффициент реакции Q
Константа равновесия K
Уравнение Ван-Гоффа
Процесс Габера
Стехиометрия газов
Влияние давления и объёма

Возмущения (газ, как у Габера)

N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), ΔH < 0. K_c(T) растёт при понижении T. Меньше молей газа справа → при меньшем V выше относительное давление, смещение к NH₃.

Температура T (K)700 K

Объём V (усл. л)1

Состав плавно подстраивается под равновесную степень превращения при текущих T и V. Грубая учебная модель, не подогнанная под промышленные давления.

Горячие клавиши

R — сброс состава и объёма

Измеренные величины

K_c(T)5.500e-2

Q_c (та же форма)8.333e-4

ТенденцияQ < K → к NH₃

Степень до равн. (решение)0.2593

Как это работает

Газовое равновесие N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃: K_c(T) по схеме Ван-Гоффа (экзотермичный прямой ход), Q_c в той же форме, что и K_c. Ползунки T и V, кнопки — добавить N₂, убрать NH₃, сжать или расширить объём. Полосы количеств вещества плавно подстраиваются под равновесную степень превращения; R сбрасывает состав и объём.

Основные формулы

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ · ΔH < 0

Q_c ∝ n_NH₃² V² / (n_N₂ n_H₂³) (как группировка K_c)

ln K ≈ ln K_ref − (ΔH/R)(1/T − 1/T_ref) (набросок Ван-Гоффа)

Часто задаваемые вопросы

Почему сжатие объёма здесь способствует NH₃?: При фиксированных T и количествах уменьшение V увеличивает концентрации n/V. Для выбранной формы Q_c и этой стехиометрии сжатие меняет отношение Q к K и согласуется с идеей смещения к стороне с меньшим числом молей газа — к аммиаку.
Соответствует ли K_c(T) реальному синтезу аммиака?: Нет. Это учебный набросок с одним экзотермическим ΔH и подобранным K_ref для наглядности. Промышленный процесс использует высокие давления, рециркуляцию, катализаторы и неидеальные смеси.
Что означает плавное движение полос?: Визуальная релаксация к равновесной степени превращения, при которой Q_c = K_c(T), а не механизм со скоростями прямой и обратной реакции.
Зачем можно добавлять только N₂ без H₂?: Чтобы показать возмущение по концентрации, нарушающее стехиометрическое соотношение реагентов, как часто делают в учебниках при обсуждении избытка одного из реагентов.

Другие симуляторы в этой категории — или все 21.

Вся категория →

НовоеНачинающий