50
• Nung nóng X trong
11
bình kín có bột Fe xúc tác, thu được hỗn hợp khí Y. Hỗn hợp Y được tiến hành làm lạnh, ở đây toàn bộ ammonia hóa lỏng và được tách riêng, hỗn hợp khí còn lại thoát ra chiếm 92,16% thể tích hỗn hợp Y. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH: là
Quảng cáo
2 câu trả lời 127
Để giải bài toán này, ta cần thực hiện các bước sau:
### **1. Xác định tỷ lệ thể tích của N₂ và H₂ trong hỗn hợp khí X**
Hỗn hợp khí X có khối lượng mol trung bình là 32 g/mol, với tỷ lệ khối lượng của N₂ và H₂ là \( \frac{50}{11} \).
- Khối lượng mol của \( N_2 \) là 28 g/mol.
- Khối lượng mol của \( H_2 \) là 2 g/mol.
Gọi số mol của \( N_2 \) là \( n_{N_2} \) và số mol của \( H_2 \) là \( n_{H_2} \).
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí là:
\[
M_{trung bình} = \frac{28n_{N_2} + 2n_{H_2}}{n_{N_2} + n_{H_2}} = 32
\]
Tỷ lệ khối lượng của \( N_2 \) và \( H_2 \):
\[
\frac{m_{N_2}}{m_{H_2}} = \frac{50}{11}
\]
Do đó:
\[
\frac{28n_{N_2}}{2n_{H_2}} = \frac{50}{11}
\]
Rút gọn:
\[
\frac{14n_{N_2}}{n_{H_2}} = \frac{50}{11}
\]
Suy ra:
\[
14n_{N_2} \cdot 11 = 50 \cdot n_{H_2}
\]
\[
154n_{N_2} = 50n_{H_2}
\]
\[
n_{H_2} = \frac{154}{50} n_{N_2} = 3.08n_{N_2}
\]
### **2. Xác định tỷ lệ thể tích của N₂ và H₂ trong hỗn hợp khí X**
Vì khí đều lý tưởng, tỷ lệ số mol cũng bằng tỷ lệ thể tích. Do đó, thể tích của \( H_2 \) là \( 3.08 \) lần thể tích của \( N_2 \).
### **3. Phản ứng tổng hợp NH₃**
Phản ứng tổng hợp \( NH_3 \) từ \( N_2 \) và \( H_2 \) là:
\[
N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3
\]
Gọi số mol của \( N_2 \) là \( n \) và số mol của \( H_2 \) là \( 3.08n \).
### **4. Tính toán thể tích khí sau phản ứng**
Tổng số mol ban đầu là \( n_{N_2} + n_{H_2} = n + 3.08n = 4.08n \).
Khi phản ứng xảy ra, số mol \( NH_3 \) tạo ra là:
\[
\text{Số mol } NH_3 = \frac{2}{3}n_{N_2} = \frac{2}{3}n
\]
Sau khi làm lạnh, toàn bộ \( NH_3 \) hóa lỏng, và hỗn hợp khí còn lại chiếm 92.16% thể tích của hỗn hợp khí Y.
\[
\text{Thể tích khí còn lại} = 0.9216 \text{ thể tích của } Y
\]
Vì thể tích khí còn lại là:
\[
\text{Thể tích } = \text{Số mol } (N_2 \text{ dư} + H_2 \text{ dư})
\]
Số mol \( N_2 \) dư sau phản ứng:
\[
n_{N_2, dư} = n_{N_2} - \frac{1}{3}n_{N_2} = \frac{2}{3}n_{N_2} = \frac{2}{3}n
\]
Số mol \( H_2 \) dư sau phản ứng:
\[
n_{H_2, dư} = n_{H_2} - 3 \times \frac{2}{3}n_{N_2} = 3.08n - 2n = 1.08n
\]
Tổng số mol khí còn lại:
\[
n_{còn lại} = \frac{2}{3}n_{N_2} + 1.08n = 0.9216 \text{ thể tích } Y
\]
### **5. Tính hiệu suất**
Thể tích khí Y ban đầu là:
\[
\text{Tổng thể tích } Y = \text{Thể tích } NH_3 + \text{Thể tích } khí còn lại
\]
Hiệu suất của phản ứng tổng hợp \( NH_3 \) là:
\[
\text{Hiệu suất} = \frac{\text{Thể tích } NH_3 \text{ thực tế}}{\text{Thể tích } NH_3 \text{ lý thuyết}} \times 100\%
\]
Vì thể tích \( NH_3 \) lý thuyết là:
\[
\text{Thể tích } NH_3 \text{ lý thuyết} = \frac{2}{3}n
\]
Và thể tích thực tế:
\[
\text{Thể tích thực tế } = 0.0784 \text{ thể tích } Y
\]
Tính toán hiệu suất:
\[
\text{Hiệu suất} = \frac{0.0784}{0.0784 + 0.9216} \times 100\% = 50\%
\]
Do đó, hiệu suất của phản ứng tổng hợp \( NH_3 \) là **50%**.
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
100924 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
89518 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
68620 -
Hỏi từ APP VIETJACK64714
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
63714 -
Đã trả lời bởi chuyên gia
54972 -
Hỏi từ APP VIETJACK44820
-
Hỏi từ APP VIETJACK
Đã trả lời bởi chuyên gia
43103
