Quá trình tổng hợp NH₃ từ H₂ và N₂ (với xúc tác Al₂O₃) có thể được biểu diễn bằng cân bằng hóa học sau: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ ; ΔH < 0 Người ta thử các cách sau: (1) tăng áp suất của khí N₂ khi cho vào hệ. (2) tăng áp suất chung của hệ. (3) giảm nhiệt độ của hệ. (4) không dùng chất xúc tác nữa. (5) hóa lỏng NH₃ và đưa ra khỏi hệ. Số cách làm có thể làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là

Phương pháp giải:

Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.

Giải chi tiết:

Phản ứng có ΔH < 0 ⟹ Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt

- Xét (1): tăng áp suất của khí N₂ khi cho vào hệ

⟹ Nồng độ của khí N₂ tăng.

⟹ Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ của khí N₂.

⟹ Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

- Xét (2): tăng áp suất chung của hệ

⟹ Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất của hệ

Ta thấy vế trái có 1 + 3 = 4 mol khí, vế trái có 2 mol khí.

⟹ Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

- Xét (3): giảm nhiệt độ của hệ

⟹ Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm tăng nhiệt độ của hệ (tỏa nhiệt).

⟹ Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

- Xét (4): chất xúc tác chỉ ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng chứ không ảnh hưởng đến sự chuyển dịch cân bằng

- Xét (5): hóa lỏng NH₃ và đưa ra khỏi hệ

⟹ Nồng độ NH₃ trong hệ giảm.

⟹ Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm nồng độ của NH₃ tăng.

⟹ Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Vậy có 4 cách làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là 1, 2, 3, 5.