Ở 472 độ C, hằng số cân bằng của phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen

Giải Hóa 11 Bài 5: Một số hợp chất quan trọng của nitrogen

Bài tập 3 trang 38 Hoá học 11: Ở 472 °C, hằng số cân bằng của phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen theo quá trình Haber là K = 0,105. Giả sử, kết quả phân tích cho thấy tại thời điểm cân bằng, nồng độ của nitrogen và hydrogen trong buồng phản ứng lần lượt là 0,0201 M và 0,0602 M.

a) Hãy tính nồng độ mol của ammonia có trong buồng phản ứng tại thời điểm cân bằng.

b) Làm thế nào để tách được ammonia ra khỏi hỗn hợp?

Lời giải:

Ban đầu:      a                  b                                      0                  M

Phản ứng:    x                  3x                                    2x                M

Cân bằng: 0,0201            0,0602                             2x                M

Áp dụng công thức có:

$$\begin{gathered} K=\frac{{\text{[}N{H}_3\text{]}}_{}^2}{\text{[}{N}_2\text{]}.{\text{[}{H}_2\text{]}}_{}^3} \\ \iff \text{[}N{H}_3\text{]}=2x=\sqrt{K.\text{[}{N}_2\text{]}.{\text{[}{H}_2\text{]}}_{}^3} \\ =\sqrt{0,105.0,0201.0,{0602}_{}^3}=6,{79.10}_{}^{-4}M \end{gathered}$$

b) Tại thời điểm cân bằng, nồng độ ammonia, nitrogen và hydrogen trong buồng phản ứng là không đổi. Khi đó hỗn hợp khí này được dẫn qua hệ thống làm lạnh để hoá lỏng ammonia và tách ra khỏi hỗn hợp.