Một nhóm học sinh làm thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến cân bằng 2NO2(g) ⇋ N2O4(g) thông qua việc quan sát sự đổi màu của hỗn hợp khí NO2 và N2O4. Ở trạng thái cân bằng đựng trong các xi-lanh trong suốt đã bịt kín như sau:
• Thí nghiệm 1: Ngâm một xi-lanh vào cốc nước nóng thì thấy màu khi trong xi-lanh đậm hơn.
• Thí nghiệm 2: Nén pít-tông của một xi-lanh để làm giảm thể tích và tăng áp suất trong ống. Lúc này, mẫu của khí trong xi-lanh đậm hơn. Sau một thời gian, khí trong ống lại nhạt màu hơn. Biết khí NO2 có màu nâu đỏ, khí N2O4 không màu.
a) Dựa vào hiện tượng ở thí nghiệm 1, hãy cho biết phản ứng 2NO2(g) ⇋ N2O4(g) là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt, giải thích.
b) Hãy giải thích hiện tượng quan sát được ở thí nghiệm 2 giúp nhóm học sinh trên.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Ngâm một xi-lanh vào cốc nước nóng thì thấy màu khi trong xi-lanh đậm hơn —> Nồng độ NO2 tăng —> Cân bằng đã chuyển dịch theo chiều nghịch.
Tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch —> Phản ứng 2NO2(g) ⇋ N2O4(g) là phản ứng tỏa nhiệt.
(b) Khi nén (tăng áp suất do giảm thể tích):
+ Ngay lập tức thấy đậm màu hơn do nồng độ NO2 cao hơn (vì thể tích giảm), lúc này cân bằng chưa thể đáp ứng tức thì về việc thay đổi áp suất.
+ Sau một thời gian, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận vì áp suất tăng, nồng độ NO2 giảm, N2O4 tăng, màu sắc sẽ nhạt dần đi.
