Cho phương trình hóa học của phản ứng tổng hợp ammonia: N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) (400-450°C, 150-200 bar, xt) có ΔrH° = -91,8 kJ
a. Nếu tăng hoặc giảm nhiệt độ sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng và sự chuyển dịch cân bằng? Tại sao người ta thực hiện phản ứng ở nhiệt độ từ 400-450°C?
b. Nếu giảm áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều nào? Tại sao không thực hiện ở áp suất cao hơn?
c. Vai trò của chất xúc tác trong phản ứng là gì?
Câu trả lời tốt nhất
(a) Tăng nhiệt độ làm tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch đều tăng.
Phản ứng thuận tỏa nhiệt nên tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.
Nhiệt độ càng cao, hiệu suất tạo NH3 càng giảm. Nhiệt độ thấp quá phản ứng lại không xảy ra, vì vậy người ta thực hiện phản ứng ở nhiệt độ vừa phải (400-450°C).
(b) Giảm áp suất cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch do chiều nghịch có số phân tử khí tăng.
Áp suất càng cao, hiệu suất tạo NH3 càng lớn, tuy nhiên áp suất cao sẽ dẫn đến một loạt thay đổi về hệ thống như tháp phản ứng phải dày hơn, máy nén công suất lớn hơn, các ống dẫn, van… phải chịu áp suất lớn hơn, những thay đổi này làm nguy cơ mất an toàn cũng cao hơn, vì vậy người ta thực hiện ở áp suất 150-200 bar mà không thực hiện ở áp suất cao hơn.
(c) Chất xúc tác làm hệ nhanh đạt đến trạng thái cân bằng, rút ngắn thời gian phản ứng.