6.2 Thực hiện phản ứng sau trong bình kín dung tích 10 lít: c N_(2)(k)+3H_(2)(k)leftharpoons 2NH_(3)(k);Delta H^circ =-46kJmol^-1 Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N_(2) và H_(2) theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1:3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng ( 450^circ C , 300 atm) NH_(3) chiếm 36% thể tích hỗn hợp. a. Tính hằng số cân bằng Kc. b. Nêu các yếu tố ảnh hưởng lên cân bằng của phản ứng trên. Cho biết điều kiện tối ưu để tổng hợp ammonia.

<p>Để giải quyết câu hỏi này, ta sẽ tính hằng số cân bằng \(K_C\) dựa trên thông tin cho và nêu các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng của phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen.<br /><br />a. Đầu tiên, ta cần thiết lập mối quan hệ giữa tỷ lệ phần trăm thể tích và số mol các chất trong hỗn hợp cân bằng. Do tỷ lệ thể tích tỷ lệ trực tiếp với tỷ lệ số mol trong điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định, ta có thể sử dụng tỷ lệ thể tích để đại diện cho tỷ lệ số mol. Khi NH3 chiếm 36% thể tích, nghĩa là trong hỗn hợp cân bằng, 36% số mol là NH3. Phản ứng ban đầu từ N2 và H2 với tỷ lệ số mol 1:3, và phản ứng tạo thành NH3 theo phương trình:<br />\[N_2 (k) + 3H_2 (k) \rightleftharpoons 2NH_3 (k)\]<br /><br />Lập phương trình cân bằng dựa trên số mol ban đầu, số mol thay đổi và số mol cân bằng, ta tính được hằng số cân bằng \(K_C\) dựa vào nồng độ mol của các chất tại trạng thái cân bằng.<br /><br />b. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng phản ứng này bao gồm nhiệt độ, áp suất, và sự hiện diện của chất xúc tác. Theo nguyên lý Le Chatelier, tăng áp suất sẽ thúc đẩy cân bằng dịch chuyển về phía tạo ra ít khí hơn, tức là hướng tạo NH3. Tăng nhiệt độ sẽ làm giảm hiệu suất của phản ứng vì đây là phản ứng tỏa nhiệt (\(\Delta H° < 0\)). Chất xúc tác (thường là sắt với các chất phụ gia) giúp tăng tốc độ đạt đến cân bằng mà không làm thay đổi vị trí cân bằng.<br /><br />Điều kiện tối ưu cho phản ứng tổng hợp ammonia bao gồm áp suất cao, nhiệt độ vừa phải (để giữ cân bằng giữa tốc độ phản ứng và hiệu suất), và sử dụng chất xúc tác thích hợp.</p>