Xét phản ứng tổng hợp amoniac: N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Ở 450oC hằng số cân bằng của phản ứng này là KP = 1,5.10-5. (a) Ban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1 : 3 về thể tích. Tính hiệu suất phản ứng tổn...

a, Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của $\displaystyle N_{2}$ và hiệu suất phản ứng
      $\displaystyle N_{2} \ ( k) \ \ \ \ \ \ \ +\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 3H_{2} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \rightleftarrows \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2NH_{3}( k)$
$\displaystyle n^{o}$    x                              3x                                           0
n     hx                             3hx                                         2hx
    x(1-h)                       3x(1-h)                                      2hx
$\displaystyle \Longrightarrow \sum n=x( 4-2h)$
$\displaystyle K_{P} =\frac{P_{NH_{3}}^{2}}{P_{N_{2}} .P_{H_{2}}^{3}} =\frac{\left(\frac{2xh}{x( 4-2h)} P\right)^{2}}{\left(\frac{x( 1-h)}{x( 4-2h)} P\right)^{2}\left(\frac{3x( 1-h)}{x( 4-2h)} P\right)^{2}} \Longrightarrow \frac{2h( 4-2h)}{5,2( 1-h)^{2}} =P\sqrt{K} \ \ \ \ ( *)$
Tại 500 atm, $\displaystyle ( *) \Longrightarrow 14,1h^{2} -28,2h+10,1=0$ với $\displaystyle h\leqslant 1$
$\displaystyle \Longrightarrow h=0,467$, vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7%
Tại 1000 atm, tính được $\displaystyle h=0,593$, vậy hiệu suất phản ứng bằng 59,3%
b, Khi áp suất tăng, hiệu suất phản ứng tổng hợp $\displaystyle NH_{3}$ tăng. Điều này phù hợp với nguyên lý chuyển dời cân bằng. Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dời theo chiều thuận làm giảm số phân tử khí (với phản ứng tổng hợp $\displaystyle NH_{3}$ là chiều thuận)