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:
$$N_2(g)+3H_2(g)\underset{t}{\overset{t^0,p,xt}{\rightleftharpoons }}2N{H}_3(g){\Delta }_r{H}_{298}^0=-91,8\text{ kJ}$$
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 bên:
[Hình cần kiểm tra lại: p3_f1]
Đồ thị sự phụ thuộc của hiệu suất tổng hợp ammonia vào áp suất và nhiệt độ phản ứng

a) Sai. Về mặt lý thuyết hóa học, vì phản ứng tỏa nhiệt nên hạ nhiệt độ sẽ làm cân bằng dịch chuyển sang chiều thuận (tăng hiệu suất). Tuy nhiên, về mặt kinh tế, nếu nhiệt độ quá thấp, tốc độ phản ứng sẽ cực kỳ chậm, khiến thời gian để đạt đến trạng thái cân bằng quá lâu, không mang lại giá trị thực tế.
b) Sai. Hiệu suất của phản ứng ở 500°C, 300 atm là khoảng 30% thấp hơn hiệu suất ở 450°C, 200 atm là khoảng hơn 40%.
c) Đúng. Ở nhiệt độ 500°C, 250 atm, H = 30% (tính theo H₂)
$$3H_2\stackrel{H=30\%}{\to }2N{H}_3$$
$$3mol\to n_{N{H}_3}=\frac{3.2}{3}\times 30\%=0,6mol$$
Sơ đồ:
d) Đúng.
- Tăng áp suất: Cân bằng dịch chuyển theo chiều làm giảm số phân tử khí (từ 4 mol khí xuống 2 mol khí) → Chiều thuận (tăng hiệu suất).
- Giảm nhiệt độ: Cân bằng dịch chuyển theo chiều tỏa nhiệt để chống lại sự giảm nhiệt độ → Chiều thuận (tăng hiệu suất).
a) Sai. Về mặt lý thuyết hóa học, vì phản ứng tỏa nhiệt nên hạ nhiệt độ sẽ làm cân bằng dịch chuyển sang chiều thuận (tăng hiệu suất). Tuy nhiên, về mặt kinh tế, nếu nhiệt độ quá thấp, tốc độ phản ứng sẽ cực kỳ chậm, khiến thời gian để đạt đến trạng thái cân bằng quá lâu, không mang lại giá trị thực tế.
b) Sai. Hiệu suất của phản ứng ở 500°C, 300 atm là khoảng 30% thấp hơn hiệu suất ở 450°C, 200 atm là khoảng hơn 40%.
c) Đúng. Ở nhiệt độ 500°C, 250 atm, H = 30% (tính theo H₂)
$$3H_2\stackrel{H=30\%}{\to }2N{H}_3$$
$$3mol\to n_{N{H}_3}=\frac{3.2}{3}\times 30\%=0,6mol$$
Sơ đồ:
d) Đúng.
- Tăng áp suất: Cân bằng dịch chuyển theo chiều làm giảm số phân tử khí (từ 4 mol khí xuống 2 mol khí) → Chiều thuận (tăng hiệu suất).
- Giảm nhiệt độ: Cân bằng dịch chuyển theo chiều tỏa nhiệt để chống lại sự giảm nhiệt độ → Chiều thuận (tăng hiệu suất).