Massenwirkungsgesetz: Berechnung zu Kp

[McFly]

Also ich hab ein Problem und zwar, das ich und meine Freunde ne andere Lösung als unsere Lehrerin raus hat und wir überzeugt sind das es richtig ist. Weil wir aber noch unerfahren sind, wollte ich gerne mal eine Bestätigung.

Aufgabe:
Heute wird die Ammoniaksynthese bei einem Druck von 30MPa und einer Tempratur von 450°C durchgeführt.
Dabei beträgt der Partialdruck des Ammoniaks im Gleichgewichtszustand 11,4MPa.
Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante Kp, wenn die Partialdrücke von Stickstoff und Wasserstoff im stöchiometrischen Verhältnis von 1:3 vorliegen.

Also ich hab raus 0,01MPa-2, meine Lehrerin 0,015MPa-2 und da wir verschiedene Ansätze haben, geht sie nich mit.

Ich hab mit gedacht, wenn im Gleichgewicht 11,4MPa NH3 sind, ist der Rest der Partialdruck der Edukte, d.h. 4,65MPa für N2 und 13,95MPa für H2 und dann komm ich auf 0,01MPA-2

Meine Lehrerin hat die Anfangspartialdrücke ausgerechnet wenn noch kein Edukt vorhanden ist. Dann sind 7,5MPa N2 und 22,5MPa H2 vorhanden. Im Gleichgewicht hat sie dann die 11,4MPa durch 2 geteilt um auf das Volumen von 1mol zu kommen, macht 5,7MPa und das hat sie jeweils von 7,5 und 22,5 abgezogen. dann kommt dann im MWG 0,015 raus.
Was ich nich verstehe, das man hier nicht beachtet das der Partialdruck von H2 doch um das 3-fache im Vergleich zum N2 abnehmen müsste. Wenn man hier dann die 11,4 nicht durch 2, sondern durch 4 teilen würde, weil sie aus 4 Teilen der Edukte entstanden und das dann von 7,5 und 22,5 abzieht, kommt man wieder auf den von mir ausgerechneten Wert von 0,01MPa-2

Frage: Was ist nun richtig?????

[BJ]

Bei N2 + 3H2 -> 2NH3 gilt im Gleichgewicht

Kp = [(p(NH3))2]/[p(N2)*(p(H2))3]

dann komm ich auch auf Kp = 0.0103

Ist schon etwas her, als ich das gelernt hatte, aber ich bin mir ziemlich sicher...

[Manes_Schatz]

Also ich hab's mal durchgerechnet:

Wenn das stöchiometrische Verhältnis N2:H2 im GG 1:3 ist, dann hast du vollkommen recht.

Wenn allerdings das stöchimetrische Verhältnis der beiden Gase am Anfang (vor der Reaktion) 1:3 betrug muß ich leider dem Rechenweg deiner Lehrerin rechtgeben...

Allerdings mit einer kleinen Einschränkung:

Sie hat gerechnet:

p(N2)g = 7,5 - p(NH3)g / 2

p(h2)g = 22,5 - p(NH3)g / 2

sie trägt nur dem Umstand keine Rechnung, daß bei der Bildung des Ammoniaks die dreifache Menge Wasserstoff verbraucht wird...

also müßte es richtiger lauten:

p(N2)g = 7,5 - p(NH3)g / 2 = 1,8 MPa

p(h2)g = 22,5 - [p(NH3)g / 2 ]*3 = 5,4 MPa

Das würde dann zu einem Wert von Kp führen von:

Kp= (11,4) ^2 / [1,8*5,4^2] = 0,459

Also so gesehen, hattet ihr beide net recht...

Gruß, Markus

[McFly]

Aber wenn ich jetzt deine einzelnen partialdrücke nehmer und die zusammenrechne komme ich nich mehr auf den gesamtdruck von 30MPa .

denn 11,4 (NH3) + 1,8 (N2) + 5,4 (H2) = 18,6 im Gleichgewicht

und der GEsamtdruck im System sollte doch immer erhalten bleiben, oder? Zumindest nach der aufgabenstellung

[Manes_Schatz]

Der Gesamtdruck, der gemeint ist, ist der Gesamtdruck von N2 und H2, der in den Reaktor hineinströmt. Da aber bei der Reaktion die Anzahl der Gasmoleküle (4 -> 2) reduziert werden, muß der Gesamtdruck im Gleichgewicht, das aus dem Reaktor kommt, zwangsläufig sinken...

[McFly]

Weil ich hättes sonst p(NH3)/4 genommen und nicht durch 2, weil es sich ja aus 4mol Edukten zusammensetzt und das dann halt beim N2 abgezogen und das 3-fache davon beim H2

und dann käme ich wieder auf die werte, die 0,01 ergeben

wobei ich das mit den /2 auch nachvollziehen kann
ich mags halt nur nich, weil es dann nich meiner lösung entspricht

aber findest du auch, dass die aufgabe, keine genauen angaben dazu macht, was nun genau richtig ist?
Also es sind dann ja doch auch beide denkweisen möglich, oder?

[alpha]

Für mich sagt die Aufgabenstellung:
Im Gleichgewicht (bei 450°C) habe ich ein Gemisch von Ammoniak, N2 und H2. Der Gesamtdruck beträgt 30 MPa, der Partialdruck von NH3 ist 11.4 MPa, der Rest ist 1:3 auf N2 bzw. H2 verteilt.

Dann komme ich auf die 0.0103 (ohne Berücksichtigung von Einheiten! - Die sollte man eigentlich nicht einfach unter den Tisch kehren - den Standarddruck z.B. ...)

Entweder die Lehrerin braucht einen Deutschverständniskurs oder ich - oder beide Schaden würds beiden vielleicht nicht...


Grüsse
alpha