Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp bằng quá trình Haber theo dây chuyền sau:
Dòng khí chứa N2 và H2 tỉ lệ mol 1 : 3 được dẫn vào tháp tổng hợp với tốc độ khi đi qua điểm X là 800 mol/s, tại đây xảy ra phản ứng: N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ΔrH°298 = -91,8 kJ (∗)
a) Khi giảm áp suất của hệ phản ứng cân bằng (∗) sẽ chuyển dịch theo chiều thuận.
b) Ở nhiệt độ và thể tích không đổi, nếu nạp thêm một lượng khi trơ Argon (Ar) vào tháp tổng hợp thì tổng áp suất của hệ tăng lên, làm cân bằng (∗) chuyển dịch theo chiều thuận tạo thành nhiều NH3 hơn.
c) Dòng khí đi qua điểm Y vào tháp làm lạnh sẽ có tốc độ nhỏ hơn 800 mol/s.
d) Nếu tốc độ dòng khí tái sử dụng đi qua điểm Z là 600 mol/s thì hiệu suất của phản ứng (∗) xảy ra trong tháp tổng hợp là 25,0%.
(a) Sai, khi giảm áp suất hệ sẽ chuyển dịch theo chiều tăng áp suất (tăng số phân tử khí), đó là chiều nghịch.
(b) Sai, khi thêm khí trơ vào hệ thì áp suất tổng tăng lên nhưng áp suất riêng phần của các khí không đổi —> Nồng độ khí không đổi —> Cân bằng không bị chuyển dịch.
(c) Đúng, trong tháp tổng hợp xảy ra phản ứng làm giảm số mol khí, vì vậy tốc độ khí đi ra (điểm Y) sẽ nhỏ hơn tốc độ khí đi vào (điểm X).
(d) Đúng, khí ban đầu được lấy đúng tỉ lệ phản ứng (1 : 3) nên khí dư cũng có cùng tỉ lệ:
Tại X, trong mỗi giây: nN2 = 200 mol; nH2 = 600 mol
Tại Z, trong mỗi giây: nN2 = 150 mol; nH2 = 450 mol
—> nN2 phản ứng = 200 – 150 = 50 mol
—> H = 50/200 = 25,0%