Phương trình hóa học cân bằng cho quá trình tổng hợp amoniac (phản ứng Haber) là:

\[
\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)
\]

Để tính **nồng độ mol của NH₃ ở trạng thái cân bằng**, chúng ta sẽ sử dụng **hằng số cân bằng** và **nồng độ ban đầu** của các chất tham gia phản ứng. Các bước thực hiện như sau:

### Bước 1: Xác định hằng số cân bằng \(K_c\) (nếu có)

Hằng số cân bằng \(K_c\) là một giá trị được xác định bởi điều kiện cụ thể của phản ứng và có thể được cung cấp từ các dữ liệu thực nghiệm. Phương trình cho hằng số cân bằng của phản ứng này là:

\[
K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3}
\]

Trong đó:
- \([\text{NH}_3]\), \([\text{N}_2]\), và \([\text{H}_2]\) là **nồng độ mol** của các chất tương ứng ở trạng thái cân bằng.
- Nếu hằng số cân bằng \(K_c\) và nồng độ ban đầu của các chất được cung cấp, ta có thể tính nồng độ cân bằng của NH₃.

### Bước 2: Sử dụng bảng ICE (Initial, Change, Equilibrium)

Để xác định nồng độ cân bằng, ta có thể lập bảng ICE cho các chất trong phản ứng (Initial - ban đầu, Change - thay đổi, Equilibrium - cân bằng).

Giả sử nồng độ ban đầu của \(\text{N}_2\) là \([N_2]_0\), \(\text{H}_2\) là \([H_2]_0\), và \(\text{NH}_3\) là 0 mol/L.

| Chất | Nồng độ ban đầu (Initial) | Thay đổi (Change) | Nồng độ cân bằng (Equilibrium) |
|-------------|---------------------------|-----------------------|----------------------------------|
| \(N_2\) | \([N_2]_0\) | \(-x\) | \([N_2]_0 - x\) |
| \(H_2\) | \([H_2]_0\) | \(-3x\) | \([H_2]_0 - 3x\) |
| \(NH_3\) | 0 | \(+2x\) | \(2x\) |

Tại trạng thái cân bằng, thay đổi về nồng độ của \(\text{NH}_3\) là \(+2x\), còn của \(\text{N}_2\) và \(\text{H}_2\) lần lượt là \(-x\) và \(-3x\).

### Bước 3: Giải phương trình hằng số cân bằng

Sử dụng phương trình hằng số cân bằng \(K_c\):

\[
K_c = \frac{(2x)^2}{([N_2]_0 - x)([H_2]_0 - 3x)^3}
\]

Từ đây, nếu biết giá trị của \(K_c\), \([N_2]_0\), và \([H_2]_0\), ta có thể giải phương trình để tìm giá trị của \(x\), và từ đó tính nồng độ cân bằng của \(NH_3\), là \(2x\).

### Ví dụ:

Giả sử:
- \(K_c = 0.5\) (giá trị thực nghiệm).
- \([N_2]_0 = 1 \, \text{mol/L}\)
- \([H_2]_0 = 3 \, \text{mol/L}\)

Phương trình cân bằng sẽ là:

\[
0.5 = \frac{(2x)^2}{(1 - x)(3 - 3x)^3}
\]

Giải phương trình này sẽ cho giá trị của \(x\), từ đó tính được nồng độ cân bằng của \(\text{NH}_3\).