Ammonia có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất. Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp từ nitrogen và hydrogen theo phương trình nhiệt hóa học sau:
Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ của phản ứng được thể hiện ở đồ thị hình bên:
[Hình cần kiểm tra lại: p7_f2]
Đồ thị sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ phản ứng
Ammonia có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất. Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp từ nitrogen và hydrogen theo phương trình nhiệt hóa học sau:
Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ của phản ứng được thể hiện ở đồ thị hình bên:
[Hình cần kiểm tra lại: p7_f2]
Đồ thị sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ phản ứng
Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ của phản ứng được thể hiện ở đồ thị hình bên:
[Hình cần kiểm tra lại: p7_f2]
Đồ thị sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ phản ứng
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Nếu thực hiện phản ứng ở nhiệt độ càng thấp thì sẽ càng đạt hiệu quả kinh tế cao.
b)
Hiệu suất của phản ứng ở 500°C, 300 atm cao hơn hiệu suất ở 450°C, 200 atm.
c)
Ở nhiệt độ 500°C, 250 atm, 2 mol tác dụng với 3 mol thu được 0,6 mol .
d)
Để tăng hiệu suất tổng hợp ammonia có thể đồng thời tăng áp suất và giảm nhiệt độ.
Đáp án chính thức: a:S,b:S,c:Đ,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng tổng hợp ammonia là phản ứng tỏa nhiệt (ΔrH° = -91,8 kJ) và có tổng số mol khí giảm (4 → 2). Theo đồ thị: ở cùng áp suất, nhiệt độ càng thấp hiệu suất càng cao; ở cùng nhiệt độ, áp suất càng cao hiệu suất càng cao.
a) Sai: Nhiệt độ thấp làm cân bằng dịch chuyển thuận cho hiệu suất cân bằng cao, nhưng tốc độ phản ứng rất chậm, thời gian sản xuất kéo dài, năng suất thấp nên không đạt hiệu quả kinh tế. Thực tế công nghiệp dùng nhiệt độ khoảng 400–500°C với xúc tác.
b) Sai: Đọc đồ thị, ở 500°C – 300 atm hiệu suất khoảng 30%, còn ở 450°C – 200 atm hiệu suất khoảng 40%. Vậy hiệu suất ở 500°C, 300 atm thấp hơn.
c) Đúng: Từ đồ thị, ở 500°C – 250 atm hiệu suất tổng hợp ammonia khoảng 20%. Theo phương trình N2 + 3H2 → 2NH3, H2 là chất hạn chế (2 mol N2 dư). Số mol NH3 = 20% × 3 = 0,6 mol.
d) Đúng: Phản ứng tỏa nhiệt nên giảm nhiệt độ làm cân bằng dịch chuyển chiều thuận; số mol khí giảm nên tăng áp suất cũng làm cân bằng dịch chuyển chiều thuận. Do đó đồng thời tăng áp suất và giảm nhiệt độ sẽ tăng hiệu suất tổng hợp ammonia.
a) (AI giải đề cho tôi)
Nhiệt độ quá thấp làm phản ứng diễn ra rất chậm (tốc độ thấp), không đạt hiệu quả kinh tế dù hiệu suất cân bằng cao.
b) (AI giải đề cho tôi)
Theo đồ thị: 500°C, 300 atm cho hiệu suất ~30%; 450°C, 200 atm cho hiệu suất ~40%. Vậy hiệu suất ở 500°C, 300 atm thấp hơn.
c) (AI giải đề cho tôi)
Ở 500°C, 250 atm hiệu suất ~20%. H2 hạn chế: n(NH3) = 3 × 20% = 0,6 mol.
d) (AI giải đề cho tôi)
Phản ứng tỏa nhiệt, số mol khí giảm nên tăng áp suất và giảm nhiệt độ đều làm cân bằng dịch chuyển thuận, tăng hiệu suất.
Phản ứng tổng hợp ammonia là phản ứng tỏa nhiệt (ΔrH° = -91,8 kJ) và có tổng số mol khí giảm (4 → 2). Theo đồ thị: ở cùng áp suất, nhiệt độ càng thấp hiệu suất càng cao; ở cùng nhiệt độ, áp suất càng cao hiệu suất càng cao.
a) Sai: Nhiệt độ thấp làm cân bằng dịch chuyển thuận cho hiệu suất cân bằng cao, nhưng tốc độ phản ứng rất chậm, thời gian sản xuất kéo dài, năng suất thấp nên không đạt hiệu quả kinh tế. Thực tế công nghiệp dùng nhiệt độ khoảng 400–500°C với xúc tác.
b) Sai: Đọc đồ thị, ở 500°C – 300 atm hiệu suất khoảng 30%, còn ở 450°C – 200 atm hiệu suất khoảng 40%. Vậy hiệu suất ở 500°C, 300 atm thấp hơn.
c) Đúng: Từ đồ thị, ở 500°C – 250 atm hiệu suất tổng hợp ammonia khoảng 20%. Theo phương trình N2 + 3H2 → 2NH3, H2 là chất hạn chế (2 mol N2 dư). Số mol NH3 = 20% × 3 = 0,6 mol.
d) Đúng: Phản ứng tỏa nhiệt nên giảm nhiệt độ làm cân bằng dịch chuyển chiều thuận; số mol khí giảm nên tăng áp suất cũng làm cân bằng dịch chuyển chiều thuận. Do đó đồng thời tăng áp suất và giảm nhiệt độ sẽ tăng hiệu suất tổng hợp ammonia.
a) (AI giải đề cho tôi)
Nhiệt độ quá thấp làm phản ứng diễn ra rất chậm (tốc độ thấp), không đạt hiệu quả kinh tế dù hiệu suất cân bằng cao.
b) (AI giải đề cho tôi)
Theo đồ thị: 500°C, 300 atm cho hiệu suất ~30%; 450°C, 200 atm cho hiệu suất ~40%. Vậy hiệu suất ở 500°C, 300 atm thấp hơn.
c) (AI giải đề cho tôi)
Ở 500°C, 250 atm hiệu suất ~20%. H2 hạn chế: n(NH3) = 3 × 20% = 0,6 mol.
d) (AI giải đề cho tôi)
Phản ứng tỏa nhiệt, số mol khí giảm nên tăng áp suất và giảm nhiệt độ đều làm cân bằng dịch chuyển thuận, tăng hiệu suất.