Номер 4, страница 339 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 71. Производство аммиака. Глава 7. Химическая технология - номер 4, страница 339.

Условие.

4. При нагревании до 800 °С аммиак разлагается на простые вещества. Как вы думаете, ускорит ли процесс разложения введение железного катализатора? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение 2.

Да, введение железного катализатора значительно ускорит процесс разложения аммиака.

Обоснование этого вывода строится на принципах химической кинетики и теории катализа. Процесс разложения аммиака на простые вещества — азот и водород — является химической реакцией, которая описывается следующим уравнением:

$2NH_3 \rightleftharpoons N_2 + 3H_2$

Это обратимая реакция. Прямая реакция — это разложение аммиака, а обратная — его синтез. Катализаторы — это вещества, которые увеличивают скорость реакции, предоставляя альтернативный путь ее протекания с более низкой энергией активации. Снижая этот энергетический барьер, катализатор позволяет большему числу молекул реагировать в единицу времени.

Хорошо известно, что промышленный синтез аммиака из азота и водорода (процесс Габера-Боша) проводится с использованием именно железного катализатора. Согласно принципу микроскопической обратимости, любой катализатор ускоряет как прямую, так и обратную реакцию в равной степени, поскольку он снижает энергию активации для всего переходного состояния.

Следовательно, раз железо является эффективным катализатором для синтеза аммиака, оно так же эффективно будет катализировать и обратный процесс — его разложение. Даже при высокой температуре 800 °C, которая сама по себе обеспечивает высокую энергию для молекул, катализатор все равно предоставит более "легкий" путь для реакции и тем самым увеличит ее скорость.

Ответ: Да, введение железного катализатора ускорит процесс разложения аммиака. Железо является катализатором для обратимой реакции $2NH_3 \rightleftharpoons N_2 + 3H_2$. Поскольку оно ускоряет реакцию синтеза аммиака, оно, в соответствии с принципами катализа, также ускоряет и обратную реакцию его разложения, снижая энергию активации процесса.