Trả lời câu hỏi vận dụng 2 - Mục III trang 13

1. Nội dung câu hỏi

Quá trình tổng hợp NH₃ trong công nghiệp từ N₂, và H₂ nên thực hiện ở áp suất cao hay áp suất thấp? Giải thích. Tìm hiểu thông tin, cho biết phản ứng tổng hợp NH₃ ở các nhà máy thường được thực hiện ở áp suất nào.

2. Phương pháp giải

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như biến đổi nhiệt độ, nồng độ hay áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

3. Lời giải chi tiết

$N_2\left(g\right) + 3H_2\left(g\right) \rightleftharpoons 2N{H}_3\left(g\right)$

Tổng số mol khí ở vế trái: 1 + 3 = 4 (mol)

Số mol khí ở vế phải: 2 (mol)

Khi tăng áp suất, hệ cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất của hệ (giảm số mol khí của hệ). Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều thuận (chiều tạo NH₃). Khi giảm áp suất, hệ cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất của hệ (tăng số mol khí của hệ). Cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều phân hủy NH₃).

Vậy để thu được NH₃ với hiệu suất cao, người ta thực hiện phản ứng ở áp suất cao.

Thực tế, phản ứng tổng hợp NH₃ ở các nhà máy thường được thực hiện ở áp suất 200 – 300 atm.