10. Cho các cân bằng sau:
a) 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
b) CO(g) + H2O(g) ⇌ H2(g) + CO2(g)
c) PCl5(g) ⇌ Cl2(g) + PCl3(g)
d) H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, các cân bằng trên chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.
11. Trong công nghiệp, khí hydrogen được điều chế như sau:
Cho hơi nước đi qua than nung nóng, thu được hỗn hợp khí CO và H2 (gọi là khí than ướt):
C(s) + H2O(g) ⇌ CO(g) + H2
Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác Fe2O3:
CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)
a) Vận dụng nguyên lí Le Chatelier, hãy cho biết cần tác động yếu tố nhiệt độ như thế nào để các cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều thuận.
b)Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Giải thích.
c) Nếu tăng áp suất, cân bằng (1), (2) chuyển dịch theo chiều nào? Giải thích.
10. a) 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, tức chiều làm giảm áp suất (hay chiều làm giảm số mol khí).
b) CO(g) + H2O(g) ⇌ H2(g) + CO2(g)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ không chuyển dịch, do đối với phản ứng thuận nghịch có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau thì trạng thái cân bằng của hệ không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất chung của hệ.
c) PCl5(g) ⇌ Cl2(g) + PCl3(g)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch, tức chiều làm giảm áp suất (hay chiều làm giảm số mol khí).
d) H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
Nếu tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ, cân bằng sẽ không chuyển dịch, do đối với phản ứng thuận nghịch có tổng hệ số tỉ lượng của các chất khí ở hai vế của phương trình hoá học bằng nhau thì trạng thái cân bằng của hệ không bị chuyển dịch khi thay đổi áp suất chung của hệ.
11.
a)
Cân bằng 1: C(s) + H2O(g) ⇌ CO(g) + H2(g)
\({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}} = {\rm{130 kJ > 0}}\)⇒ Chiều thuận thu nhiệt.
Vậy để cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều thuận cần tăng nhiệt độ của hệ.
Cân bằng 2: CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g)
\({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}} = - 42{\rm{ kJ < 0}}\)⇒ Chiều thuận toả nhiệt
Vậy để cân bằng (2) chuyển dịch theo chiều thuận cần giảm nhiệt độ của hệ.
b) Trong thực tế, ở phản ứng (2), lượng hơi nước được lấy dư nhiều (4 – 5 lần) so với khí carbon monoxide. Do:
+ Tăng lượng hơi nước ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (tức chiều làm giảm lượng hơi nước) ⇒ tăng hiệu suất thu khí hydrogen.
+ Ngoài ra, hơi nước có giá thành rẻ hơn và không độc hại so với sử dụng lượng dư carbon monoxide.
c) Nếu tăng áp suất cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch. Vì số mol khí của sản phẩm > mol khí tham gia.(2) không thay đổi vì số mol khí của tham gia và sản phẩm bằng nhau