Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất theo quy trình Haber từ nitrogen và hydrogen theo phương trình hóa học: $N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons 2N{H}_3(g)$ ${\Delta }_{r}H$ = - 92 kJ

Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ, áp suất thích hợp và có mặt chất xúc tác. Trong quy trình này, người ta nén hỗn hợp khí gồm $N_2$ và $H_2$ theo đúng tỉ lệ mol tương ứng 1: 3 vào thiết bị phản ứng. Sau phản ứng, hỗn hợp khí được làm lạnh để tách $N{H}_3$ lỏng ra khỏi khí chưa phản ứng. Phần khí còn lại được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng. Giả sử ban đầu đưa vào 100 mol N${}_2$ và 300 mol H${}_2$. Sau một quy trình, thu được 120 mol NH${}_3$.

(AI giải đề cho tôi)
Câu 3 (PHẦN II) - Phản ứng Haber: $N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons 2N{H}_3(g)$, ${\Delta }_{r}H=-92kJ$.

a) Đúng. Dấu $\rightleftharpoons$ cho thấy phản ứng thuận nghịch; ${\Delta }_{r}H<0$ nên chiều thuận tỏa nhiệt.

b) Đúng. Chiều thuận làm giảm số mol khí (4 mol khí → 2 mol khí), nên theo nguyên lý Le Chatelier, tăng áp suất làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tăng hiệu suất tạo $N{H}_3$.

c) Đúng. Ban đầu $n_{N_2}=100$ mol, $n_{H_2}=300$ mol đúng tỉ lệ 1:3 nên cả hai chất đều là lượng đủ. Theo phương trình, $n_{N{H}_{3}l\acute{y}thuy\acute{\hat{e}}t}=2\times n_{N_2}=200$ mol. Hiệu suất: $H=\frac{120}{200}\times 100\%=60\%$.

d) Đúng. Khí $N_2$ và $H_2$ chưa phản ứng được tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng, tránh thất thoát nguyên liệu, giúp tiết kiệm nguyên liệu trong sản xuất.

Kết quả khớp với đáp án nguồn: cả bốn phát biểu a), b), c), d) đều Đúng.
a) (AI giải đề cho tôi)
Dấu ⇌ cho thấy phản ứng thuận nghịch; ΔrH = -92 kJ < 0 nên chiều thuận tỏa nhiệt.
b) (AI giải đề cho tôi)
Chiều thuận giảm số mol khí (4 → 2), tăng áp suất làm cân bằng dịch chuyển chiều thuận, tăng hiệu suất NH3.
c) $n_{N_2}=100;n_{H_2}=300\Rightarrow$ Cả $N_2$ và $H_2$ đều đủ $\Rightarrow n_{N{H}_{3}l\acute{y}thuy\acute{\hat{e}}t}=200\Rightarrow H=\frac{120}{200}.100\%=60\%$
d) (AI giải đề cho tôi)
Tuần hoàn khí N2, H2 chưa phản ứng trở lại thiết bị phản ứng giúp tránh thất thoát và tiết kiệm nguyên liệu.