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.

Khi tăng nhiệt độ, các phân tử chuyển động nhanh hơn, dẫn đến động năng của chúng tăng lên. Điều này làm tăng số lượng các phân tử có năng lượng bằng hoặc lớn hơn năng lượng hoạt hóa (Ea). Theo thuyết va chạm, chỉ những va chạm có đủ năng lượng (lớn hơn hoặc bằng Ea) mới dẫn đến phản ứng. Do đó, việc tăng số lượng phân tử có đủ năng lượng sẽ làm tăng tốc độ phản ứng. Các phương án khác không giải thích trực tiếp ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ phản ứng một cách chính xác như phương án này.

Câu hỏi này liên quan đến động học hóa học và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Mặc dù ΔG < 0 chỉ ra rằng phản ứng là tự phát về mặt nhiệt động lực học, nhưng nó không đảm bảo rằng phản ứng sẽ xảy ra trong thực tế. Phản ứng có thể có rào cản năng lượng hoạt hóa cao, khiến tốc độ phản ứng rất chậm hoặc không đáng kể.

Xét từng biện pháp:

(1) Dùng xúc tác: Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, do đó làm tăng tốc độ phản ứng. Đây là một biện pháp hiệu quả để giúp phản ứng xảy ra.

(2) Thay đổi nhiệt độ: Theo phương trình Arrhenius, tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ tăng. Do đó, tăng nhiệt độ có thể cung cấp đủ năng lượng để vượt qua rào cản năng lượng hoạt hóa, giúp phản ứng xảy ra.

(3) Tăng nồng độ tác chất: Tăng nồng độ tác chất làm tăng tần số va chạm giữa các phân tử, nhưng nó không trực tiếp làm giảm năng lượng hoạt hóa. Mặc dù có thể làm tăng tốc độ phản ứng một chút, nhưng không phải là biện pháp chính để phản ứng xảy ra nếu rào cản năng lượng hoạt hóa quá cao. Trong nhiều trường hợp, hiệu quả không đáng kể.

(4) Nghiền nhỏ các tác chất rắn: Nghiền nhỏ tác chất rắn làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, từ đó tăng tốc độ phản ứng (đặc biệt quan trọng đối với các phản ứng dị thể, nơi các chất phản ứng ở các pha khác nhau). Việc tăng diện tích bề mặt tiếp xúc tạo điều kiện cho nhiều phân tử phản ứng hơn va chạm và phản ứng.

Như vậy, các biện pháp (1), (2) và (4) đều có thể giúp phản ứng xảy ra.