Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 4. Nung nóng X trong bình kín ở nhiệt độ khoảng 450oC có bột Fe xúc tác, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với dA/B = 0,76. Hiệu suất của phản ứn...

Để giải bài toán này, trước tiên chúng ta cần xác định phản ứng tổng hợp NH3 từ N2 và H2. Phản ứng này được diễn ra theo phương trình hóa học sau: \[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \] ### Bước 1: Tính tỉ lệ mol của các chất Giả sử số mol N2 trong hỗn hợp X là 1 mol, thì số mol H2 là 4 mol. Do đó, tổng số mol của hỗn hợp X là: \[ n_{X} = 1 + 4 = 5 \text{ mol} \] ### Bước 2: Tính khối lượng và tỉ khối của hỗn hợp khí Y Tính khối lượng của hỗn hợp khí X: - Khối lượng mol của N2 = 28 g/mol - Khối lượng mol của H2 = 2 g/mol Khối lượng của hỗn hợp X: \[ m_X = 1 \cdot 28 + 4 \cdot 2 = 28 + 8 = 36 \text{ g} \] Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với không khí (không khí có tỉ khối dA/B ≈ 29 g/mol): \[ d_{Y} = 0.76 \cdot 29 = 22.04 \text{ g/mol} \] ### Bước 3: Tính số mol của khí Y Khối lượng mol của hỗn hợp Y là 22.04 g/mol. Số mol của khí Y có thể được tính bằng công thức: \[ n_Y = \frac{m_Y}{M_Y} \] Từ tỉ lệ mol tổng quát, chúng ta có thể biết rằng trong quá trình phản ứng, 1 mol N2 phản ứng với 3 mol H2 để tạo ra 2 mol NH3. Giả sử hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là η%, thì số mol NH3 tạo ra là: \[ n_{NH3} = 2 \cdot \frac{η}{100} \cdot \min(1, \frac{4}{3}) = \frac{2η}{100} \text{ mol} \] ### Bước 4: Tính tỉ lệ mol của các khí trong hỗn hợp Y Sau phản ứng, số mol N2 còn lại là: \[ n_{N2, còn lại} = 1 - \frac{η}{200} \text{ mol} \] Số mol H2 còn lại là: \[ n_{H2, còn lại} = 4 - 3 \cdot \frac{η}{200} \text{ mol} \] Tổng số mol của khí sau phản ứng là: \[ n_Y = n_{N2, còn lại} + n_{H2, còn lại} + n_{NH3} = \left(1 - \frac{η}{200}\right) + \left(4 - 3 \cdot \frac{η}{200}\right) + \frac{2η}{100} \] ### Bước 5: Thiết lập phương trình Sử dụng tỉ lệ mol và khối lượng mol để giải phương trình, chúng ta sẽ có thể tìm ra hiệu suất của phản ứng. Tuy nhiên, để đơn giản hóa, chúng ta có thể so sánh khối lượng mol của Y và khối lượng ban đầu: \[ 22.04 = \frac{(28(1 - \frac{η}{200}) + 2(4 - 3 \cdot \frac{η}{200}) + 17.04 \cdot \frac{2η}{100})}{n_Y} \] ### Bước 6: Giải phương trình Sau khi giải phương trình trên, bạn sẽ nhận được giá trị của η (hiệu suất). ### Kết luận Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là η%. Tuy nhiên, để có được con số cụ thể, bạn sẽ cần tính toán chi tiết từng bước và giải phương trình. Cụ thể, bạn cần đưa ra các giá trị và giải phương trình để tìm được η. Hy vọng với các bước trên, bạn có thể giải được bài toán này.