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 H, (gọi là khí than ướt): C(s) + H₂O(g) CO(g) + H₂(g) 4,H298 = 130 kJ (1) Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác Fe,Og: CO(g) + H₂O(g)CO₂(g) + H₂(g) A₁H298 = - 42 KJ (2) 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.

Đáp án + giải thích các bước giải:

a.

  Ở phản ứng $(1)$ thấy $\Delta _r H_{298}^{0}=130(kJ)>0$, tức phản ứng tỏa nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi ta tăng nhiệt độ

  Ở phản ứng $(1)$ thấy $\Delta _r H_{298}^{0}=-42(kJ)<0$, tức phản ứng thu nhiệt, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi ta giảm nhiệt độ

b.

  Khi ta lấy lượng hơi nước dư nhiều, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều tiêu thụ hơi nước, tức cân bằng chuyển dịch theo chiều chiều thuận, từ đó giúp tăng hiệu suất tạo thành $CO_2(g)$ và $H_2(g)$

c.

  Ở phản ứng $(1)$, khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng số mol khí, tức chiều nghịch

 Ở phản ứng $(2)$, khi tăng áp suất, cân bằng không chuyển dịch vì số mol khí ở hai vế là bằng nhau