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):
\(C(s) + {H_2}O(g) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} CO(g) + {H_2}(g)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = 130kJ\) (1)
Trộn khí than ướt với hơi nước, cho hỗn hợp đi qua chất xúc tác Fe2O3:
\(CO(g) + {H_2}O(g) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} C{O_2}(g) + {H_2}(g)\) \({\Delta _r}H_{298}^o = - 42kJ\)(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.
a) Phản ứng (1) có: \({\Delta _r}H_{298}^0 = 130kJ\)> 0 (phản ứng thu nhiệt) à tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận
Phản ứng (2) có: \({\Delta _r}H_{298}^o = - 42kJ\)< 0 (phản ứng toả nhiệt) à giảm nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.
b) Khi lượng nước lấy dư 4 – 5 lần thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận tạo ra nhiều sản phẩm. Nước an toàn so với CO nên người ta lấy dư lượng nước.
c) Nếu tăng áp suất cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch vì số mol khí của sản phẩm nhiều hơn số mol khí của tham gia.
Nếu tăng áp suất cân bằng (2) không đổi vì số mol khí sản phẩm = số mol khí tham gia.
