Câu 1: Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với H2 là 3,6. Nung nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H2 là 4. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, ta sẽ tiến hành theo các bước sau:

1. **Tính tỉ khối của hỗn hợp khí X:**
   - Tỉ khối của hỗn hợp khí X so với H2 là 3,6. Ta có công thức:
     $$
     \text{Tỉ khối} = \frac{M_x}{M_{H_2}} = 3,6
     $$
   - Biết rằng $M_{H_2} = 2 \, g/mol$, suy ra:
     $$
     M_x = 3,6 \times 2 = 7,2 \, g/mol
     $$

2. **Tính thành phần của hỗn hợp khí X:**
   - Gọi x là số mol N2 và y là số mol H2 trong hỗn hợp. Ta có:
     $$
     M_x = \frac{28x + 2y}{x+y} = 7,2
     $$
   - Từ đó, ta có phương trình:
     $$
     28x + 2y = 7,2(x + y)
     $$
   - Giải phương trình trên, ta được:
     $$
     28x + 2y = 7,2x + 7,2y
     $$
     $$
     20,8x = 5,2y \implies \frac{x}{y} = \frac{5,2}{20,8} = \frac{1}{4}
     $$
   - Suy ra: $x:y = 1:4$. Ta có 1 mol N2 và 4 mol H2.

3. **Tính tỉ khối của hỗn hợp khí Y:**
   - Sau khi nung, hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H2 là 4:
     $$
     \text{Tỉ khối} = \frac{M_y}{M_{H_2}} = 4
     $$
   - Suy ra:
     $$
     M_y = 4 \times 2 = 8 \, g/mol
     $$

4. **Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3:**
   - Phản ứng tổng hợp NH3 được biểu diễn như sau:
     $$
     N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3
     $$
   - Từ 1 mol N2 cần 3 mol H2 để tạo ra 2 mol NH3.
   - Số mol H2 tham gia phản ứng là:
     $$
     n_{H_2 \, thực} = 4 - 3n_{NH_3} \quad (\text{vì 4 mol H2 ban đầu, có n mol NH3 sinh ra})
     $$
   - Tổng số mol khí sau phản ứng:
     $$
     n_Y = n_{N_2} + n_{H_2 \, thực} + n_{NH_3} = 1 + (4 - 3n_{NH_3}) + n_{NH_3} = 5 - 2n_{NH_3}
     $$
   - Tính tỉ khối của khí Y:
     $$
     8 = \frac{28(1) + 2(5 - 2n_{NH_3})}{5 - 2n_{NH_3}}
     $$
   - Giải phương trình trên để tìm được $n_{NH_3}$ và từ đó tính hiệu suất.

Kết quả cuối cùng là hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3. Tuy nhiên, để hoàn thành bước cuối, cần xác định $n_{NH_3}$.

Giả sử $n_{NH_3} = x$, ta có:
- Nếu x = 1 thì hiệu suất sẽ là 50% vì 2 mol NH3 tạo ra từ 1 mol N2 và 3 mol H2.
- Nếu x = 2 thì hiệu suất sẽ là 100%.

Từ thông tin trên, ta có thể tính được rằng hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là 50%.

**Đáp án:** Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là 50%.

Câu 1: Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với H2 là 3,6. Nung nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H2 là 4. Hiệu suất của phản ứn...