Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia
Sách bài tập Hóa học 11 Bài 5: Một số hợp chất quan trọng của nitrogen - Cánh diều
Bài 5.4 trang 18 Sách bài tập Hóa học 11: Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia (theo phương trình hoá học (1), Câu 5.3) vào áp suất và nhiệt độ của phản ứng được thể hiện ở giản đồ trong Hình 5 dưới đây:
Hình 5. Sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ phản ứng (Nguồn: Cowbridge Chemistry Department: Making ammonia − The Haber process http://ccschemistry.blogspot.com/2016/, truy cập ngày 22-3-2023.)
Hiệu suất thu ammonia có thể được tính theo công thức:
Khi phản ứng ưu tiên diễn ra theo chiều thuận thì lượng ammonia thu được trong thực tế càng nhiều.
a) Trong khoảng từ 350oC đến 550oC, hiệu suất thu ammonia biến đổi theo xu hướng nào?
b) Vì sao nhiệt độ phản ứng càng cao thì hiệu suất thu ammonia càng thấp?
c) Ở một nhiệt độ, vì sao áp suất tăng cao thì hiệu suất thu ammonia tăng?
d) Từ giản đồ Hình 5, hãy cho biết nên chọn nhiệt độ phản ứng là bao nhiêu để hiệu suất phản ứng đạt khoảng 44% ở 200 atm.
Lời giải:
a) Trong khoảng từ 350oC đến 550oC, hiệu suất thu ammonia biến đổi theo xu hướng giảm.
b) Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, khi nhiệt độ tăng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, tức phản ứng nghịch. Điều đó làm giảm hiệu suất thu ammonia.
c) Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, khi áp suất tăng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất, tức chiều giảm số mol khí, chiều thuận. Điều đó làm tăng hiệu suất thu ammonia.
d) Từ giản đồ thấy nên chọn nhiệt độ phản ứng khoảng 400oC.
Lời giải SBT Hóa 11 Bài 5: Một số hợp chất quan trọng của nitrogen hay khác: