hỗn hợp X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với H2 bằng 3,6. nung nóng hỗn hợp X có xúc tác thích hợp thu được hỗn hợp Y có tỉ khối với H2 bằng 4. Tính hiệu suất tổng hợp NH3

Đáp án:

 Hiệu suất là $25\%$

Giải thích các bước giải:

 Ta có: 

\({M_X} = 3,6.2 = 7,2\)

Áp dụng quy tắc đường chéo:

\(\begin{array}{*{20}{c}}
  {{N_2}(28)}&{}&{5,2} \\ 
  {}&{X(7,2)}&{} \\ 
  {{H_2}(2)}&{}&{20,8} 
\end{array} \to \frac{{{n_{{N_2}}}}}{{{n_{{H_2}}}}} = \frac{{5,2}}{{20,8}} = \frac{1}{4}\)

Giả sử \({n_{{N_2}}} = 1 \to {n_{{H_2}}} = 4\)

Phương trình hóa học:

\({N_2} + 3{H_2}\xrightarrow{{{t^o},xt}}2N{H_3}\)

Vì \({n_{{H_2}}} > 4{n_{{N_2}}}\) nên $H_2$ dư, hiệu suất tính theo $N_2$

Gọi số mol $N_2$ phản ứng là $x mol$→ số mol $H_2$ phản ứng là $3x mol$

Sau phản ứng: 

${n_{{N_2}}} = 1 - x mol $;${n_{{H_2}}} = 4 - 3x mol$;

${n_{N{H_3}}} = 2x mol$

$\to {n_Y} = 1 - x + 4 - 3x + 2x = 5 - 2x mol$

Ban đầu có: ${n_X} = 1 + 4 = 5 mol$

Vì ${m_X} = {m_Y} \to \frac{{{n_X}}}{{{n_Y}}} = \frac{{{M_Y}}}{{{M_X}}}$

$\to \frac{5}{{5 - 2x}} = \frac{{4.2}}{{3,6.2}} \to x = 0,25$

$\to H = \frac{{0,25}}{1}.100\% = 25\% $