Ammonia có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất. Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp từ nitrogen và hydrogen theo phương trình phản ứng: N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) (*). Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của hệ suất phản ứng tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ được thể hiện trong giản đồ sau:
Câu 1.
a. Phản ứng (*) thực hiện ở nhiệt độ cao nên là phản ứng thu nhiệt (ΔrH > 0).
b. Hiệu suất của phản ứng ở 550°C, 300 atm cao hơn hiệu suất ở 500°C, 200 atm.
c. Khi tăng áp suất thì cân bằng của phản ứng (*) chuyển dịch theo chiều thuận.
d. Ở nhiệt độ 450°C, 250 atm, 2 mol N2 trộn với 4,5 mol H2 thu được 1,2 mol NH3.
Câu 2.
a) Ở nhiệt độ 500°C, 250 atm, 2 mol N2 tác dụng với 3 mol H2 thu được 0,6 mol NH3.
b) Nếu thực hiện phản ứng ở nhiệt độ càng thấp thì sẽ càng đạt hiệu quả kinh tế cao.
c) Hiệu suất của phản ứng ở 500°C, 300 atm cao hơn hiệu suất ở 450°C, 200 atm.
d) Để tăng hiệu suất tổng hợp ammonia có thể đồng thời tăng áp suất và giảm nhiệt độ.
Câu trả lời tốt nhất
Câu 1.
(a) Sai, phản ứng (*) tỏa nhiệt, ở nhiệt độ thường phản ứng không xảy ra nên cần thực hiện ở nhiệt độ cao hơn.
(b) Sai, căn cứ vào biểu đồ thì hiệu suất của phản ứng ở 550°C, 300 atm thấp hơn hiệu suất ở 500°C, 200 atm.
(c) Đúng, chiều thuận có số phân tử khí giảm nên khi tăng áp suất thì cân bằng của phản ứng (*) chuyển dịch theo chiều thuận.
(d) Đúng
Ở nhiệt độ 450°C, 250 atm có H = 40% —> nNH3 = 40%.2nH2/3 = 1,2 mol
Câu 2.
(a) Đúng, ở nhiệt độ 500°C, 250 atm có H = 30%. Tỉ lệ nN2 : nH2 = 2 : 3 nên hiệu suất tính theo H2.
—> nNH3 = 30%.2nH2/3 = 0,6 mol
(b) Sai, nhiệt độ thấp làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nhưng nhiệt độ thấp quá phản ứng lại xảy ra chậm, cân bằng rất lâu mới được thiết lập nên cần thực hiện phản ứng ở nhiệt độ vừa phải.
(c) Sai, quan sát đồ thị thấy hiệu suất ở 450°C, 200 atm cao hơn hiệu suất ở 500°C, 300 atm.
(d) Đúng, tăng áp suất và giảm nhiệt độ đều khiến cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, giúp tăng hiệu suất tổng hợp ammonia.