N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Heat लि च्याटलीअर चे तत्व असे सुचित करते की.............. असेल तर वरील रासायनिक अभिक्रियेत जास्तीत जास्त अमोनिया वायु तयार होईल.
EN
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Heat Chatelier's principle suggests that maximum ammonia gas will be produced in the above chemical reaction if..............
योग्य उत्तर: पर्याय १ (उच्च दाब व कमी तापमान / High pressure and low temperature)
स्पष्टीकरण:
१.
दिलेली अभिक्रिया (हेबर प्रक्रिया):
$$N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) + \text{उष्णता}\quad (\Delta H = -92.4\text{ kJ/mol})$$
२.
ला शातेल्येचे तत्त्व (Le Chatelier's Principle):
•
दाबाचा प्रभाव: डाव्या बाजूला ४ मोल वायू आहेत ($1 + 3 = 4$), तर उजव्या बाजूला केवळ २ मोल वायू आहेत. दाब वाढवल्यास समतोल वायूच्या कमी मोल्सच्या दिशेने (उजवीकडे) सरकतो. म्हणून उच्च दाब (High Pressure) अमोनियाच्या निर्मितीस अनुकूल आहे.
•
तापमानाचा प्रभाव: ही अभिक्रिया उष्मादायी (Exothermic) आहे. उष्मादायी अभिक्रियांमध्ये तापमान कमी केल्यास समतोल उष्णता निर्माण करण्याच्या दिशेने (उजवीकडे) सरकतो. म्हणून कमी तापमान (Low Temperature) जास्तीत जास्त अमोनिया मिळवण्यासाठी अनुकूल आहे.
३.
म्हणून उच्च दाब आणि कमी तापमान या परिस्थितीत सर्वाधिक अमोनिया वायू तयार होईल.
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
हेबर प्रक्रियेत कमाल अमोनिया मिळवण्यासाठी: उच्च दाब ($\approx 200\text{ atm}$) आणि मध्यम/कमी तापमान ($\approx 450^\circ\text{C}$) आवश्यक असते.
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
Correct Answer: Option 1 (High pressure and low temperature)
Explanation:
1.
Given Exothermic Reversible Reaction (Haber Process):
$$N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) + \text{Heat}\quad (\Delta H < 0)$$
2.
Le Chatelier's Principle Analysis:
•
Effect of Pressure: The forward reaction proceeds with a decrease in gaseous moles ($4\text{ moles of reactant gas} \to 2\text{ moles of product gas}$, $\Delta n_g = -2$). Increasing pressure drives the equilibrium toward the side with fewer gas moles (to the right). Thus, high pressure maximizes $NH_3$ yield.
•
Effect of Temperature: The forward synthesis of ammonia is exothermic ($\Delta H < 0$). Decreasing the temperature shifts the equilibrium in the heat-evolving forward direction (to the right). Thus, low temperature thermodynamically favors $NH_3$ formation.
3.
Therefore, maximum ammonia is produced under high pressure and low temperature.
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
By Le Chatelier's Principle, exothermic reactions with $\Delta n_g < 0$ are favored by high pressure and low temperature.