Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, hãy cho biết để tăng hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 cần điều chỉnh nhiệt độ và áp suất như thế nào. Điều đó có gây trở ngại gì cho phản ứng tổng hợp NH3 trên thực tế hay không? Vì sao?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Để thu NH3 với hiệu suất cao, cân bằng phải chuyển dịch theo chiều thuận.
- Giảm nhiệt độ do pư tỏa nhiệt.
- Tăng nồng độ N2
- Giảm nồng độ NH3
- Tăng áp suất
- Chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ pư theo cả 2 chiều → không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng.
N 2 (k) + 3 H 2 (k) ↔ 2 N H 3 (k)
ΔH = -92 kJ
1. Khi tăng áp suất chung, cân bằng chuyển dịch theo chiều từ trái sang phải là chiều tạo ra số mol khí ít hơn.
2. Khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiéu từ trái sang phải là chiều của phản ứng toả nhiệt.
\(M_A=5.2=10\left(g/mol\right)\)
Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ mol
Chọn \(\left\{{}\begin{matrix}n_{H_2}=17,5\left(mol\right)\\n_{N_2}=5\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Gọi \(n_{N_2\left(p\text{ư}\right)}=a\left(mol\right)\left(0< a< 5\right)\)
PTHH: \(N_2+3H_2\xrightarrow[]{t^o,p,xt}2NH_3\)
a---->3a---------->2a
Xét tỉ lệ: \(5< \dfrac{17,5}{3}\Rightarrow\) Hiệu suất phản ứng tính theo N2
Ta có: \(n_A=5+17,5+2a-a-3a=22,5-2a\left(mol\right)\)
Theo ĐLBTKL: \(m_A=5.28+17,5.2=175\left(g\right)\)
\(\Rightarrow M_A=\dfrac{175}{22,5-2a}=10\Leftrightarrow a=2,5\left(TM\right)\)
\(\Rightarrow H=\dfrac{2,5}{5}.100\%=50\%\)
Ta có: Tỉ lệ thể tích là tỉ lệ số mol
\(N_2+3H_2⇌\left(t^o,xt\right)2NH_3\)
B.đầu: 5 < 17,5 ( l )
P/ứ: x 3x ( l )
Sau: \(5-x\) \(17,5-3x\) \(2x\) ( l )
Đặt \(n_{N_2\left(pứ\right)}=x\left(mol\right)\)
\(n_A=5-x+17,5-3x+2x=22,5-2x\left(mol\right)\)
Xem số mol trong hh là thể tích
BTKL: \(m_{hh}=m_A=17,5.2+5.28=175\left(g\right)\)
\(M_A=5.2=10\) \((g/mol)\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{m_A}{n_A}=10\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{175}{22,5-2x}=10\)
\(\Leftrightarrow x=2,5\)
\(H=\dfrac{2,5}{5}.100=50\%\)
\(V_{NH_3}=2.2,5=5\left(l\right)\)
H=50%H=50%
Giải thích các bước giải:
3N2+H2t∘,p,xt−−−→2NH33N2+H2→t∘,p,xt2NH3
Xét: 17,53>5⇒17,53>5⇒ Hiệu suất tính theo N2N2
Vì các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ thể tích cũng là tỷ lệ số mol
dA/H2 =5 —> MA = 10
BTKL —> mA = 175
—> nA = 17,5
Gọi nN2 phản ứng là a
—> nH2 phản ứng = 3a; nNH3 = 2a mol
—> nN2 dư = 5 - a; nH2 dư = 17,5 - 3a mol
—> 5 - a + 17,5 - 3a + 2a = 17,5
—> a = 2,5
—> H = 2,5/5 . 100% = 50%
Trong phản ứng tổng hợp NH3:
+ Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt, theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, ta cần giảm nhiệt. Tuy nhiên, khi thực hiện phản ứng ở nhiệt độ quá thấp thì tốc độ của phản ứng nhỏ, phản ứng diễn ra chậm. Do đó người ta chọn nhiệt độ khoảng 380 °C – 450 °C.
+ Phản ứng thuận là phản ứng làm giảm số mol khí, theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, để phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, ta cần tăng áp suất. Trên thực tế, người ta thực hiện phản ứng trên ở áp suất 25 bar – 200 bar.