Ở 472 °C, hằng số cân bằng của phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen theo quá trình Haber là K, =0,105. Giả sử, kết quả phân tích cho thấy tại thời điểm cân bằng, nồng độ của nitrogen và hydrogen trong buồng phản ứng lần lượt là 0,0603 M và 0,1806 M. a) Hãy tính nồng độ mol của ammonia có trong buồng phản ứng tại thời điểm cân bằng. b) Làm thế nào để tách được ammonia ra khỏi hỗn hợp?

Đáp án:

a, 

$N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3\quad K_c=0,105$ 

Đặt $x(M)$ là nồng độ ammonia tại thời điểm cân bằng 

$\Rightarrow N_2$ phản ứng $\dfrac{x}{2}=0,5x (M)$, $H_2$ phản ứng $\dfrac{3x}{2}=1,5x(M)$ 

$\Rightarrow [N_2]=0,0603-0,5x(M); [H_2]=0,1806-1,5x(M)$ 

$\Rightarrow \dfrac{x^2}{(0,0603-0,5x)(0,1806-1,5x)^3}=0,105$ 

Ta có $\begin{cases} 0,0603-0,5x>0\\ 0,1806-1,5x>0\end{cases}\Rightarrow x<0,1204$

$\Rightarrow x=0,0056$ 

Vậy $[NH_3]=0,0056M$ 

b,

Ammonia có liên kết hydrogen liên phân tử còn hydrogen, nitrogen là phân tử không cực nên nhiệt độ sôi của ammonia cao hơn hydrogen, nitrogen rất nhiều. Làm lạnh hỗn hợp khí sau phản ứng đến nhiệt độ thích hợp, ammonia hoá lỏng nên tách khỏi hỗn hợp.