Câu 1: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có MX = 12,4. Dẫn X đi qua bình đựng bột Fe rồi nung nóng biết hiệu suất tổng hợp NH3 đạt 40% thì thu được hỗn hợp Y. MY có giá trị là :

Question

Timi · Accepted Answer

Để giải bài toán này, trước tiên chúng ta cần xác định khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X.

Hỗn hợp X gồm N2 và H2. Khối lượng mol của N2 là 28 g/mol và của H2 là 2 g/mol.

Giả sử hỗn hợp X có tỉ lệ phần trăm về khối lượng của N2 là x% và H2 là (100 - x)%.

Tính khối lượng mol trung bình MX của hỗn hợp X:
$$ MX = \frac{x \cdot 28 + (100 - x) \cdot 2}{100} $$
Biết rằng MX = 12.4 g/mol, ta có phương trình:
$$ 12.4 = \frac{x \cdot 28 + (100 - x) \cdot 2}{100} $$

Giải phương trình trên:
$$ 12.4 = \frac{28x + 200 - 2x}{100} $$
$$ 1240 = 28x + 200 - 2x $$
$$ 1240 = 26x + 200 $$
$$ 1040 = 26x $$
$$ x = \frac{1040}{26} = 40 $$

Vậy tỉ lệ phần trăm của N2 là 40%, của H2 là 60%.

Tiếp theo, ta tính số mol của N2 và H2 trong hỗn hợp X. Giả sử khối lượng hỗn hợp X là 100 g, thì:
- Khối lượng N2: 40 g, số mol N2 = $ \frac{40}{28} \approx 1.43 $ mol.
- Khối lượng H2: 60 g, số mol H2 = $ \frac{60}{2} = 30 $ mol.

Phản ứng tổng hợp NH3 từ N2 và H2 như sau:
$$ N2 + 3H2 \rightarrow 2NH3 $$

Theo phương trình phản ứng, 1 mol N2 cần 3 mol H2 để tạo ra 2 mol NH3.

Số mol NH3 tối đa có thể tạo ra từ 1.43 mol N2 và 30 mol H2:
- Từ N2: 1.43 mol N2 có thể tạo ra $ 2 \times 1.43 \approx 2.86 $ mol NH3.
- Từ H2: 30 mol H2 có thể tạo ra $ \frac{30}{3} \approx 10 $ mol NH3.

Số mol NH3 thực tế tạo ra là theo hiệu suất 40%, nên số mol NH3 thu được là:
$$ 2.86 \times 0.4 \approx 1.14 \text{ mol NH3} $$

Giờ ta tính khối lượng của NH3:
$$ \text{Khối lượng NH3} = 1.14 \text{ mol} \times 17 \text{ g/mol} \approx 19.38 \text{ g} $$

Cuối cùng, hỗn hợp Y sẽ gồm 19.38 g NH3 và không còn N2 và H2 (vì đã phản ứng hết).

Vậy MY (khối lượng mol trung bình của hỗn hợp Y) chỉ cần tính như sau:
Vì hỗn hợp Y chỉ có NH3, nên MY = 17 g/mol.

**Đáp án:** MY = 17 g/mol.