Question

[Nguyễn Hoàng Nam]

Nung nóng hỗn hợp gồm 0,5 mol N₂ và 1,5 mol H₂ trong bình kín (có xúc tác) rồi đưa về nhiệt độ t^oC thấy áp suất trong bình lúc này là P₁. Sau đó cho một lượng dư H₂SO₄ đặc vào bình (nhiệt độ lúc này trong bình là t⁰C) đến khi áp suất ổn định thì thấy áp suất trong bình lúc này là P₂ (P₁= 1,75P₂). Hiệu suất tổng hợp NH₃ là:

A. 65%

B. 70%

C. 50%

D. 60%

Answer 1

[Ngô Quang Sinh]

Đáp án D

Ta có số mol khí ban đầu là
n = 0,5 + 1,5 = 2 (mol)
Vì có n H 2 3 = n N 2 1   nên hiệu suất phản ứng tính theo N₂ hoặc H₂

Gọi x là số mol N₂ phản ứng. Ta có:

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
x       3x        2x (mol)
Số mol N₂ còn lại là: (0,5 - x) (mol)
Số mol H₂ còn lại là: (1,5 - 3x) (mol)
Số mol NH₃ sinh ra là: 2x (mol)
=> Số mol ở áp suất P₁ là
n₁ = (0,5 - x) + (1,5 - 3x) + 2x = (2 - 2x) (mol)
Áp dụng công thức n = PV/RT
Do phản ứng trong bình có thể tích V không đổi , sau phản ứng đưa về nhiệt độ t°C ban đầu nên:
P₂/P₁ = n₂/n₁ = số mol sau phản ứng / số mol trước phản ứng (*)
H₂SO₄ hấp thụ hoàn toàn NH₃ theo PT:

2NH₃+ H₂SO₄→ (NH₄)₂SO₄  

nên khí sau phản ứng chỉ có N₂ và H₂ với tổng số mol là:
n₂ = (0,5 - x) + (1,5 - 3x) = 2 - 4x
Thay vào (*)
P₂/P₁ = (2 - 2x) / (0,2 - 4x)
=> P₂ .(2 - 4x) = (2 - 2x)P₁
Do P₁=1,75P₂
=> P₂.(2 - 4x) = (2 - 2x).1,75P₂
=> x = 0,3 (mol)
Hiệu suất phản ứng là:
H% = (0,3/0,5).100% = 60 %