Buồng Le Chatelier

Buồng Le Chatelier là một mô phỏng cân bằng pha khí 3D tương tác dành cho các phòng học hóa học. Bên trong một xilanh thủy tinh kín với một piston trên có thể kéo và một lớp vỏ đế được nung nóng, 36 phân tử khí va chạm liên tục chuyển đổi qua lại giữa chất phản ứng và sản phẩm. Học sinh có thể kiểm tra sự phân hủy dinitrogen tetroxide thu nhiệt (N2O4 ⇌ 2 NO2, nơi các dimer cyan không màu tách thành các monomer nâu đỏ) hoặc quá trình tổng hợp amoniac Haber tỏa nhiệt (N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3). Kéo piston làm thay đổi thể tích và áp suất ngay lập tức, trong khi điều chỉnh nhiệt độ làm thay đổi hằng số cân bằng Kc, cho phép học sinh quan sát tốc độ thuận và nghịch tái cân bằng cho đến khi Q bằng Kc.

• Trong hệ N2O4 ⇌ 2 NO2, hãy tăng thanh trượt Nhiệt độ lên khoảng 450 K và quan sát hỗn hợp khí sẫm lại do quá trình phân hủy thu nhiệt dịch chuyển sang phải về phía NO2 màu nâu.
• Kéo piston trên xuống dưới để nén thể tích buồng từ 5,0 L xuống 1,8 L và quan sát các dimer N2O4 tái tạo khi cân bằng dịch chuyển về phía ít mol khí hơn.
• Chuyển Hệ thống sang N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3 (Tỏa nhiệt) và nén piston để thấy lý do áp suất cao ưu tiên sản xuất amoniac trong quy trình Haber.
• Hạ nhiệt độ trong hệ thống Haber và quan sát phản ứng tỏa nhiệt dịch chuyển về phía sản phẩm (Kc cao hơn) khi được làm lạnh.
• Nhấp vào nút Bơm chất phản ứng hoặc nhấp vào các phân tử bên trong xilanh để giảm Q xuống dưới Kc và quan sát phản ứng thuận tăng vọt cho đến khi thiết lập lại cân bằng.

1. 1Sử dụng nguyên lý Le Chatelier để dự đoán phản ứng khí thuận nghịch ứng phác ra sao trước sự thay đổi về nồng độ, áp suất/thể tích và nhiệt độ.
2. 2Giải thích lý do nén hỗn hợp khí làm dịch chuyển cân bằng về phía có ít mol phân tử khí hơn.
3. 3Phân biệt giữa các nhiễu loạn làm thay đổi thương số phản ứng Q (thể tích hoặc nồng độ) và sự thay đổi nhiệt độ làm thay đổi bản thân Kc.
4. 4Liên hệ sự thay đổi màu sắc vĩ mô của hỗn hợp khí N2O4 / NO2 với tỷ lệ vi mô giữa dimer và monomer.

Câu hỏi giáo viên thường đặt ra