Chọn phát biểu đúng về hệ cân bằng:

Khi nhiệt độ tăng từ 300^oC lên 500^oC, hằng số cân bằng K_p tăng từ 11,5 lên 33. Điều này chứng tỏ rằng khi nhiệt độ tăng, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận, tức là chiều tạo ra nhiều sản phẩm hơn. Theo nguyên lý Le Chatelier, nếu hệ hấp thụ nhiệt (phản ứng thu nhiệt), việc tăng nhiệt độ sẽ thúc đẩy phản ứng theo chiều đó. Ngược lại, nếu phản ứng tỏa nhiệt, việc tăng nhiệt độ sẽ ức chế phản ứng. Vì vậy, phản ứng này là một quá trình thu nhiệt.

Phản ứng phân ly N₂O₄:
N₂O₄(k) ⇌ 2NO₂(k)
Ban đầu: 1 mol 0 mol
Phân ly: α mol 2α mol
Cân bằng: (1-α) mol 2α mol
Tổng số mol khí ở trạng thái cân bằng: 1 - α + 2α = 1 + α
Áp suất riêng phần của N₂O₄: P_N2O4 = (1-α)/(1+α) * P
Áp suất riêng phần của NO₂: P_NO2 = (2α)/(1+α) * P
K_p = (P_NO2)² / P_N2O4 = [(2α)/(1+α) * P]² / [(1-α)/(1+α) * P] = (4α² * P) / (1 - α²)
0,66 = (4α² * 0,5) / (1 - α²)
0,66 - 0,66α² = 2α²
0,66 = 2,66α²
α² = 0,66 / 2,66 ≈ 0,2481
α ≈ √0,2481 ≈ 0,498 ≈ 0,5
% phân ly = α * 100% = 0,5 * 100% = 50%

Ta có phương trình phản ứng: 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O

Tốc độ phản ứng được tính theo công thức:

v = -1/4(Δ[NH₃]/Δt) = -1/3(Δ[O₂]/Δt) = 1/2(Δ[N₂]/Δt) = 1/6(Δ[H₂O]/Δt)

Theo đề bài, tốc độ tạo ra N₂ là 0,270 mol/lít.s, tức là 1/2(Δ[N₂]/Δt) = v

Suy ra: v = 0,270 / 2 = 0,135 mol/lít.s (4) đúng

Tốc độ tạo thành H₂O là: 1/6(Δ[H₂O]/Δt) = 0,135 => Δ[H₂O]/Δt = 0,135 * 6 = 0,810 mol/lít.s (1) sai

Tốc độ mất đi của NH₃ là: -1/4(Δ[NH₃]/Δt) = 0,135 => -Δ[NH₃]/Δt = 0,135 * 4 = 0,540 mol/lít.s (2) sai

Tốc độ mất đi của O₂ là: -1/3(Δ[O₂]/Δt) = 0,135 => -Δ[O₂]/Δt = 0,135 * 3 = 0,405 mol/lít.s (3) đúng

Vậy, các phát biểu đúng là 3 và 4.

Câu hỏi này liên quan đến động học hóa học và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. DG < 0 cho biết phản ứng có khả năng xảy ra về mặt nhiệt động học (tự phát), nhưng không đảm bảo phản ứng sẽ xảy ra với tốc độ có thể quan sát được. Các biện pháp sau có thể giúp phản ứng xảy ra:

(1) Dùng xúc tác: Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng, giúp phản ứng xảy ra nhanh hơn.

(2) Thay đổi nhiệt độ: Theo quy tắc Van't Hoff, khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng thường tăng lên. Điều này là do nhiệt độ cao hơn cung cấp nhiều năng lượng hơn cho các phân tử, cho phép chúng vượt qua rào cản năng lượng hoạt hóa dễ dàng hơn.

(3) Tăng nồng độ tác chất: Việc tăng nồng độ tác chất làm tăng số lượng va chạm hiệu quả giữa các phân tử, do đó làm tăng tốc độ phản ứng. Tuy nhiên, trong trường hợp này, câu hỏi yêu cầu các biện pháp chung để phản ứng xảy ra, chứ không chỉ tăng tốc độ phản ứng.

(4) Nghiền nhỏ các tác chất rắn: Nghiền nhỏ tác chất rắn làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các phản ứng dị thể.

Như vậy, các biện pháp (1), (2) và (4) đều có thể áp dụng để giúp phản ứng xảy ra, đặc biệt khi phản ứng có DG < 0 nhưng tốc độ phản ứng quá chậm trong điều kiện ban đầu.