Mở đầu
Muốn tăng lượng sản phẩm ở cân bằng, ta cần biết tác động nào làm hệ chuyển về phía tạo sản phẩm. Một tác động tăng tốc độ chưa chắc tăng lượng sản phẩm cuối.
Thay đổi nồng độ
Với $\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3}$:
- thêm N₂ hoặc H₂ → cân bằng chuyển thuận;
- bớt NH₃ → cân bằng chuyển thuận để tạo thêm NH₃;
- thêm NH₃ → cân bằng chuyển nghịch.
Muốn tăng lượng sản phẩm ở cân bằng, có thể tăng nồng độ chất đầu hoặc liên tục lấy bớt sản phẩm nếu điều kiện thực tế cho phép.
Kiểm tra nhanh
Với $\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3}$, tác động nào làm cân bằng chuyển theo chiều tạo NH₃?
Hệ chuyển nghịch để tiêu thụ NH₃ thêm vào.
Giảm H₂ làm hệ chuyển nghịch để tạo H₂.
Hệ chuyển thuận để tiêu thụ N₂ thêm vào.
Xúc tác không làm đổi thành phần cân bằng.
Lời giải
**Cách làm**
Thêm N₂ làm hệ chuyển dịch theo chiều thuận để giảm nồng độ N₂ và tạo thêm NH₃.
Thay đổi áp suất của hệ khí
Khi nén đẳng nhiệt làm áp suất tăng, cân bằng chuyển về phía có **ít mol khí hơn**. Giảm áp suất làm chuyển về phía nhiều mol khí hơn.
Ví dụ Haber có 4 mol khí ở vế trái và 2 mol khí ở vế phải nên tăng áp suất ưu tiên chiều tạo NH₃. Nếu tổng hệ số khí hai vế bằng nhau, thay đổi áp suất bằng nén hoặc giãn không làm chuyển dịch cân bằng theo quy tắc này.
Quy tắc áp suất chỉ dùng cho cân bằng có chất khí. Nếu tổng hệ số của các chất khí ở hai vế bằng nhau, nén hoặc giãn hệ không làm cân bằng chuyển dịch.
Nhiệt độ làm thay đổi cả cân bằng và K
Coi nhiệt như một thành phần:
- tăng nhiệt độ → ưu tiên chiều thu nhiệt;
- giảm nhiệt độ → ưu tiên chiều tỏa nhiệt.
Với phản ứng thuận tỏa nhiệt, tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển nghịch và làm Kc của chiều thuận giảm. Trong các tác động thường học, chỉ nhiệt độ làm thay đổi giá trị hằng số cân bằng của phản ứng đã cho.
Xúc tác không chuyển dịch cân bằng
Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của cả hai chiều, giúp hệ đạt cân bằng nhanh hơn. Nó không làm đổi Kc và không làm đổi thành phần cân bằng ở cùng nhiệt độ.
Vì vậy cần tách hai câu hỏi: “đạt cân bằng nhanh hơn không?” và “lượng chất ở cân bằng có đổi không?”.
Ví dụ mẫu
Với 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g), chiều thuận tỏa nhiệt, NO₂ nâu đỏ còn N₂O₄ không màu. Làm lạnh chuyển dịch thuận, giảm phần NO₂ nên màu nhạt hơn. Làm nóng có tác động ngược. Khi nén, màu có thể đậm lên ngay do tăng nồng độ rồi thay đổi tiếp do chuyển dịch; phân biệt thời điểm quan sát.
Luyện tập
Phản ứng thuận tỏa nhiệt có tổng mol khí hai vế bằng nhau. Tác động nào làm cân bằng chuyển theo chiều thuận?
Tăng nhiệt độ ưu tiên chiều thu nhiệt, tức chiều nghịch.
Giảm nhiệt độ ưu tiên chiều tỏa nhiệt, tức chiều thuận.
Tổng mol khí bằng nhau nên nén không ưu tiên chiều nào.
Xúc tác không chuyển dịch cân bằng.
Lời giải
**Cách làm**
Chiều thuận tỏa nhiệt nên giảm nhiệt độ làm cân bằng chuyển thuận. Áp suất không ảnh hưởng vì số mol khí hai vế bằng nhau.
Ghi nhớ
- Hệ chuyển dịch để giảm tác động về nồng độ, áp suất hoặc nhiệt độ.
- Xúc tác chỉ giúp đạt cân bằng nhanh; Kc chỉ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.
Đang học