Cho cân bằng hóa học
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 ∆rH
Biết khi nhiệt độ tăng tỉ khối của hỗn hợp sau phản ứng giảm. Cho 0,3 mol khí hydrogen và 0,1 mol khí nitrogen vào một bình kín dung tích 0,5 lít, có bột iron làm xúc tác, giữ bình ở 450°C. Ở trạng thái cân bằng có 20% nitrogen chuyển hóa thành sản phẩm. Cho các phát biểu sau:
a) Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt.
b) Hằng số cân bằng của phản ứng ở nhiệt độ trên là 1,4467.
c) Xúc tác iron không làm thay đổi tốc độ phản ứng.
d) Ở trạng thái cân bằng trên nếu thêm vào 0,06 mol NH3 thì nồng độ N2 ở trạng thái cân bằng mới là 0,1984.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng
Tỉ khối giảm ⇔ M giảm ⇔ n tăng (vì m không đổi) ⇔ Chiều nghịch
Nhiệt độ tăng cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch chứng tỏ chiều nghịch thu nhiệt, chiều thuận tỏa nhiệt.
(b) Sai
Nồng độ đầu của H2, N2 là 0,6M và 0,2M
Phần N2 phản ứng là 0,2.20% = 0,04M
N2 + 3H2 ⇋ 2NH3
0,2…….0,6…….0
0,04…..0,12…..0,08
0,16….0,48……0,08
Kc = 0,08²/(0,16.0,48³) = 0,3617
(c) Sai, xúc tác Fe làm tăng tốc độ phản ứng (cả thuận và nghịch).
(d) Đúng
Thêm 0,06 mol NH3 tương ứng CM NH3 = 0,08 + 0,06/0,5 = 0,2
N2 + 3H2 ⇋ 2NH3
0,16….0,48….0,2
x………..3x…….2x
0,16-x….0,48-3x…0,2+2x
Kc = (2x + 0,2)²/[(0,16 – x)(0,48- 3x)³] = 0,3617
—> x = –0,03846 (Chú ý: Thêm NH3 cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch nên loại nghiệm dương, lấy nghiệm âm để 0,2 + 2x < 0,2)
[N2] = 0,16 – x = 0,1985
