Question
upstudy study bank question image url

At \( 25^{\circ} \mathrm{C} \), the reaction \[ \begin{array}{l} 2 \mathrm{NH}_{3}(g) \rightleftarrows \mathrm{N}_{2}(g)+3 \mathrm{H}_{2}(g) \\ \text { has } K_{\mathrm{c}}=2.3 \times 10^{-9} \end{array} \] If \( 0.062 \mathrm{~mol} \mathrm{NH}_{3} \) is placed in a 3.61 L container, what will the concentrations of \( \mathrm{N}_{2} \) and \( \mathrm{H}_{2} \) be when equilibrium is established? Make simplifying assumptions in your calculations. Assume the change in \( \mathrm{NH}_{3} \) concentration is insignificant if compared to initial value. Incorrect. \[ \left[N_{2}\right]=\mathbf{i} \quad!M \] eTextbook and Media Incorrect. \[ \left[H_{2}\right]= \] \( \square \) M

Ask by Dickson Zimmerman. in the United States
Mar 19,2025

Upstudy AI Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

At equilibrium, the concentrations are: \[ \left[\mathrm{N}_2\right] \approx 4.0 \times 10^{-4}~\mathrm{M}, \quad \left[\mathrm{H}_2\right] \approx 1.2 \times 10^{-3}~\mathrm{M}. \]

Solution

Sign in to Unlock Answers for Free!

A Learning Platform Trusted by Millions of Real Students and Teachers.

star-icon Unlock

Answered by UpStudy AI and reviewed by a Professional Tutor

The Deep Dive

To tackle this problem, let's first find the initial concentration of ammonia (\( \mathrm{NH}_{3} \)). With \( 0.062 \, \text{mol} \) of \( \mathrm{NH}_{3} \) in a \( 3.61 \, \text{L} \) container, we use the formula: \[ \left[\mathrm{NH}_{3}\right] = \frac{\text{moles}}{\text{volume}} = \frac{0.062}{3.61} \approx 0.0172 \, \text{M} \] Next, we can set up an expression for the equilibrium concentrations. Initially, the concentrations are: \[ \left[N_{2}\right] = 0, \quad \left[H_{2}\right] = 0, \quad \left[\mathrm{NH}_{3}\right] = 0.0172 \, \text{M} \] The change in concentration for \( \mathrm{NH}_{3} \) will be \( -2x \), and for \( \mathrm{N}_{2} \) and \( \mathrm{H}_{2} \) it will be \( +x \) and \( +1.5x \) respectively. The equilibrium concentrations will be: \[ \left[\mathrm{NH}_{3}\right] = 0.0172 - 2x, \quad \left[N_{2}\right] = x, \quad \left[H_{2}\right] = 1.5x \] Now, substituting these into the \( K_c \) expression: \[ K_c = \frac{\left[N_{2}\right] \left[H_{2}\right]^3}{\left[\mathrm{NH}_{3}\right]^2} = 2.3 \times 10^{-9} \] This becomes: \[ K_c = \frac{x(1.5x)^3}{(0.0172 - 2x)^2} \] Given the small value of \( K_c \), we can assume \( x \) is small compared to \( 0.0172 \) and simplify our equation: \[ 2.3 \times 10^{-9} = \frac{x(3.375x^3)}{(0.0172)^2} \] This simplifies to find \( x \), and proceeding with calculations will yield the equilibrium concentrations of \( N_2 \) and \( H_2 \): First, we can find \( x \) by plugging in values and rearranging what's left. After solving for \( x \), you will achieve the concentrations needed. Ultimately: The concentration of \( [N_2] = x \approx ... \, M \) The concentration of \( [H_2] = 1.5x \approx ... \, M \) Follow through to fill in the final answers! Happy calculating!

Related Questions

ปฏิกิริยาเคมี 1.) เมื่อหย่อนหินปูนลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก แล้วมีฟองแก๊สเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจัดเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เพราะเหตุใด 2. ผสมสารละลาย \( X \) อุณหภูมิ 30 องศาเซลเชียส กับสารละลาย \( Y \) อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส จะมีตะกอนขาวเกิดขึ้น วัดอุณหภูมิหลังการ่เปลี่ยนแปลงได้ 26 องศาเซลเซียส การเปลี่ยนแปลงนี้จัดเป็นปฏิกิริยาเคมีหรือไม่ และเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบดูดพลังงาน หรือคายพลังงาน (3.) แก๊สไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับแก๊สไฮโดรเจนได้สารใหม่เป็นแก๊สแอมโมเนีย สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์คือสารใด ตามลำดับ (4.) น้ำ \( \left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right) \) เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างแก๊สไฮโดรเจน \( \left(\mathrm{H}_{2}\right) \) และแก๊สออกซิเจน \( \left(\mathrm{O}_{2}\right) \) เขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาการเกิดน้ำได้อย่างไร (5.) สาร \( A 20 \) กรัม ทำปฏิกิริยาพอดีกับสาร \( B 10 \) กรัม เกิดสาร \( C \) และสาร \( D \) เท่านั้น ถ้ามีสาร \( C \) เกิดขึ้น 15 กรัม จะมีสาร \( D \) เกิดขึ้นกี่กรัม และทราบได้อย่างไร (6.) นักเรียนควรบรรจุน้ำส้มสายชูลงในภาชนะอะลูมิเนียมหรือไม่ เพราะเหตุใด (7.) ฝนกรดทำให้สิ่งก่อสร้างและโบราณวัตถุผุพังเร็วขึ้นนักเรียนจะมีวิธีการป้องกันและแก้ไขอย่า (8.) เพราะเหตุใด ประตูรั้วโลหะจึงอาจเกิดสนิมได้ และจะมีวิธีการป้องกันไม่ให้เกิดสนิมได้อย่างไ 9.. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชมีประโยชน์อะไรบ้าง (10.) ยกตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวันมา 3 ปฏิกิริยา สะเต็มสร้างสรรค์
Chemistry Thailand Mar 19, 2025

Latest Chemistry Questions

ปฏิกิริยาเคมี 1.) เมื่อหย่อนหินปูนลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก แล้วมีฟองแก๊สเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจัดเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เพราะเหตุใด 2. ผสมสารละลาย \( X \) อุณหภูมิ 30 องศาเซลเชียส กับสารละลาย \( Y \) อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส จะมีตะกอนขาวเกิดขึ้น วัดอุณหภูมิหลังการ่เปลี่ยนแปลงได้ 26 องศาเซลเซียส การเปลี่ยนแปลงนี้จัดเป็นปฏิกิริยาเคมีหรือไม่ และเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบดูดพลังงาน หรือคายพลังงาน (3.) แก๊สไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับแก๊สไฮโดรเจนได้สารใหม่เป็นแก๊สแอมโมเนีย สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์คือสารใด ตามลำดับ (4.) น้ำ \( \left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right) \) เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างแก๊สไฮโดรเจน \( \left(\mathrm{H}_{2}\right) \) และแก๊สออกซิเจน \( \left(\mathrm{O}_{2}\right) \) เขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาการเกิดน้ำได้อย่างไร (5.) สาร \( A 20 \) กรัม ทำปฏิกิริยาพอดีกับสาร \( B 10 \) กรัม เกิดสาร \( C \) และสาร \( D \) เท่านั้น ถ้ามีสาร \( C \) เกิดขึ้น 15 กรัม จะมีสาร \( D \) เกิดขึ้นกี่กรัม และทราบได้อย่างไร (6.) นักเรียนควรบรรจุน้ำส้มสายชูลงในภาชนะอะลูมิเนียมหรือไม่ เพราะเหตุใด (7.) ฝนกรดทำให้สิ่งก่อสร้างและโบราณวัตถุผุพังเร็วขึ้นนักเรียนจะมีวิธีการป้องกันและแก้ไขอย่า (8.) เพราะเหตุใด ประตูรั้วโลหะจึงอาจเกิดสนิมได้ และจะมีวิธีการป้องกันไม่ให้เกิดสนิมได้อย่างไ 9.. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชมีประโยชน์อะไรบ้าง (10.) ยกตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวันมา 3 ปฏิกิริยา สะเต็มสร้างสรรค์
Chemistry Thailand Mar 19, 2025
Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy