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Aufgabenstellung:

  1. Welche Reaktionswärme wird bei der HABER-BOSCH-Synthese (773 K, 200 bar) von 1000 Tonnen Ammoniak pro Tag frei?

  2. Wie groß ist die Gleichgewichtskonstante bei ?

  3. Wie groß ist der maximale Umsatz für Stickstoff bei und 200 bar Gesamtdruck, wenn die Edukte stöchiometrisch eingesetzt werden? Annahme: ideale Gase.

Lösungsweg:

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TIPP

Stoffdaten

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1. Welche Reaktionswärme wird bei der HABER-BOSCH-Synthese (773 K, 200 bar) von 1000 Tonnen Ammoniak pro Tag frei ?

Es sind die Stöchiometriekoeffizienten der Reaktionsgleichung berücksichtigen (unterstrichen). Die quadratischen Terme werden vernachlässigt.

(Formelumsatz für

bzw.

bilden

2. Wie groß ist die Gleichgewichtskonstante bei ?

Gleichgewichtskonstante:

VAN'T HOFF-Gleichung oder GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung

ü

bzw.

3. Wie groß ist der maximale Umsatz für Stickstoff bei und 200 bar Gesamtdruck, wenn die Edukte stöchiometrisch eingesetzt werden?

Im chemischen Gleichgewicht ist der Umsatz maximal. Die druckbezogene Gleichgewichtskonstante wird nach dem Umsatz aufgelöst. Dies führt auf eine Gleichung vierten Grades, die aber durch Ziehen der Quadratwurzel links und rechts des Gleichheitszeichens in eine quadratische Gleichung übergeht.

ü

Vereinfacht:

und

Lösung:

  1. ü

  3.