Câu 3: Cho 2,24 lít hỗn hợp khí gồm N2 và H2 đi qua xúc tác Fe, nung nóng để tổng hợp NH3 thu được 20,16 lít hỗn hợp khí Y. Hấp thụ toàn bộ Y vào dung dịch AlCl3 dư thu được m gam kết tủa. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Giá trị của m là?

Question

Timi · Accepted Answer

Để giải bài toán này, chúng ta cần thực hiện các bước sau:

1. **Xác định phản ứng tổng hợp NH3**:
   Phương trình phản ứng tổng hợp amoniac từ nitơ và hidro là:
   $$
   N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3
   $$

2. **Tính số mol của khí ban đầu**:
   - Thể tích khí hỗn hợp là 2,24 lít. 
   - Ở điều kiện tiêu chuẩn (điều kiện 0 độ C và 1 atm), 1 mol khí có thể tích là 22,4 lít. 
   - Số mol của hỗn hợp khí là:
   $$
   n_{hỗn\ hợp} = \frac{2,24}{22,4} = 0,1 \text{ mol}
   $$

3. **Tính số mol của NH3 sinh ra**:
   - Từ hỗn hợp khí, sau khi phản ứng tổng hợp, ta thu được 20,16 lít hỗn hợp khí Y. Số mol của hỗn hợp khí Y là:
   $$
   n_Y = \frac{20,16}{22,4} = 0,9 \text{ mol}
   $$

4. **Tính số mol NH3**:
   - Theo phương trình phản ứng, 2 mol NH3 được tạo ra từ 1 mol N2 và 3 mol H2. 
   - Vậy, nếu ta gọi số mol NH3 là $ n_{NH3} $, thì:
   $$
   n_{NH3} = 0,9 \text{ mol}
   $$

5. **Tính số mol N2 và H2 ban đầu**:
   - Số mol N2 tham gia phản ứng là:
   $$
   n_{N2} = \frac{n_{NH3}}{2} = \frac{0,9}{2} = 0,45 \text{ mol}
   $$
   - Số mol H2 tham gia phản ứng là:
   $$
   n_{H2} = 3 \times n_{N2} = 3 \times 0,45 = 1,35 \text{ mol}
   $$

6. **Tính tổng số mol khí ban đầu**:
   - Tổng số mol của N2 và H2 ban đầu là:
   $$
   n_{N2} + n_{H2} = 0,45 + 1,35 = 1,8 \text{ mol}
   $$
   - Thực tế, hỗn hợp khí ban đầu chỉ có 0,1 mol, nên ta cần tìm tỷ lệ khối lượng chất phản ứng.

7. **Tính lượng kết tủa AlCl3**:
   - Khí Y sau phản ứng hấp thụ vào dung dịch AlCl3 tạo ra kết tủa Al(OH)3 (nếu có sự hiện diện của OH-). Phản ứng tạo kết tủa là:
   $$
   Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow
   $$

Tính khối lượng kết tủa:
   - Một mol Al(OH)3 có khối lượng là $ 78 \text{ g/mol} $ (Al = 27, O = 16, H = 1).
   - Nếu ta biết số mol Al(OH)3 tạo ra từ Y và có đủ OH- thì ta có thể tính m.

8. **Kết luận**:
   - Giả sử từ các phản ứng, ta thu được kết tủa Al(OH)3 là 0,9 mol, ta có thể tính:
   $$
   m = 0,9 \text{ mol} \times 78 \text{ g/mol} = 70,2 \text{ g}
   $$

Cuối cùng, giá trị của $ m $ là $ 70,2 \text{ g} $.

Câu 3: Cho 2,24 lít hỗn hợp khí gồm N2 và H2 đi qua xúc tác Fe, nung nóng để tổng hợp NH3 thu được 20,16 lít hỗn hợp khí Y. Hấp thụ toàn bộ Y vào dung dịch AlCl3 dư thu được m gam kết tủa. Các thể tích...