Vận dụng kiến thức về cân bằng hoá học, tốc độ phản ứng, biến thiên enthalpy để giải thích các điều kiện của phản ứng sản xuất ammonia, cụ thể: 1. Nếu tăng hoặc giảm nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng và tốc độ phản ứng như thế nào? 2. Nếu giảm áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều nào? Tại sao không thực hiện ở áp suất cao hơn? 3. Vai trò của chất xúc tác trong phản ứng là gì?

Đỗ Thị Linh

Phương pháp giải:

- Bước 1: Xác định điều kiện của phản ứng sản xuất ammonia (nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác).
- Bước 2: Áp dụng kiến thức về cân bằng hoá học, tốc độ phản ứng và biến thiên enthalpy để giải thích hiện tượng trong câu hỏi.
- Bước 3: Viết câu trả lời cho từng câu hỏi.

Câu trả lời:

1. Nếu tăng nhiệt độ, sự chuyển dịch cân bằng và tốc độ phản ứng đều tăng. Điều này có thể được giải thích dựa trên nguyên tắc Le Chatelier và tốc độ phản ứng hóa học. Khi tăng nhiệt độ, quá trình cân bằng sẽ dịch theo chiều gia nhiệt (điều ngược lại nếu giảm nhiệt độ), và tốc độ phản ứng sẽ tăng (do năng lượng cần thiết để xảy ra phản ứng giảm).

2. Nếu giảm áp suất, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều có số mols khí ít hơn để giảm áp suất. Trên thực tế, phản ứng sản xuất ammonia được thực hiện ở áp suất cao để tăng hệ số cân bằng của phản ứng và tăng hiệu suất. Điều này có thể giải thích bằng việc thực hiện ở áp suất cao, khi một lượng nhất định của chất tạo cản (atóm hydro) có thể được dịch chuyển từ bề mặt xúc tác vào trong pha khí, làm tăng khả năng tái tổ hợp thành sản phẩm.

3. Vai trò của chất xúc tác trong phản ứng là tăng tốc độ phản ứng mà không thay đổi cân bằng phản ứng. Chất xúc tác là một tác nhân có khả năng tạo ra một hợp chất trung gian khác, làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, từ đó làm tăng tốc độ phản ứng. Trong trường hợp phản ứng sản xuất ammonia, chất xúc tác phổ biến được sử dụng là Fe2O3 trên chất mang.