Trong một bình kín dung tích 56 lít chứa đầy N₂ và H₂ theo tỉ lệ thể tích 1:4 ở 00C và 200 atm, có một ít bột xúc tác Ni. Nung nóng bình một thời gian, sau đó đưa về 00C thì áp suất trong bình giảm 10% so với áp suất ban đầu. Hiệu suất của phản ứng là:

Giả sử ban đầu hỗn hợp có 1 mol trong đó có x mol N₂ và y mol H₂

Ta có x + y =1 mol (1)

$\overline{M_X}=4,9.2=9,8$ (g/mol)→ m_X= n_X. = 1.9,8= 9,8 gam

→28x+ 2y= 9,8 gam (2)

Giải hệ gồm (1) và (2) suy ra x= 0,3 và y= 0,7

N₂+ 3H₂ → 2NH₃

Do  $\frac{n_{N_2}}{1}>\frac{n_{H_2}}{3}$ nên hiệu suất tính theo H₂

Đặt số mol H₂ phản ứng là a mol

              N₂+ 3H₂ → 2NH₃

Ban đầu        0,3        0,7        mol

Phản ứng        a/3        a        2a/3        mol

Sau pứ        (0,3-a/3)        (0,7-a)        2a/3        mol

$\overline{M_Y}=6,125.2=12,25$ (g/mol), $nY= (0,3-\frac{a}{3}) + (0,7-a) + \frac{2a}{3}=1-\frac{2a}{3}$

$$\begin{gathered} mY=28 (0,3-\frac{a}{3})+ 2.(0,7-a)+17.\frac{2a}{3}= nY. MY= (1-\frac{2a}{3}).12,25 \\ \to \frac{49}{6a} -2,45=0 \\ \to a= 0,3 mol \end{gathered}$$

$\to H=\frac{n_{H_2 pu}}{n_{H_{2 }ban đầu}}.100\%=\frac{0,3}{0,7}.100\%=42,86\%$

Đáp án A

Giả sử có 1 mol hỗn hợp đầu. Gọi x và y (mol) lần lượt là số mol của N₂ và H₂ trong 1 mol hỗn hợp đầu

Gọi n₁, P₁ và n₂, P₂ lần lượt là số mol hỗn hợp khí + áp suất trong bình ban đầu và lúc sau

→ n₁ = x + y = 1 (1)

Khi nhiệt độ không đổi

→ n₁ / n₂ = P₁ / P₂

Áp suất khí trong bình giảm 5% so với áp suất ban đầu → P₁ / P₂ = 20 / 19

→ n₁/ n₂ = 20 / 19 (2)

Số mol của nito đã phản ứng là 10% → N₂ pứ 0,1x mol

Phương trình: N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Trước: -----------x-------y---------0

Pứ: -------------0,1x---0,3x-----0,2x

Sau: n_N₂ = 0,9x ; n _H₂ = y - 0,3x ; n_NH₃ = 0,2x

→ n₂ = 0,9x + y - 0,3x + 0,2x

→ n₂ = 0,8x + y (3)

Từ (1) (2) và (3) ta có:

(x + y) / (0,8x + y) = 20 / 19

→ 3x - y = 0 (4)

Giải hệ (1) và (4) cho ta: x = 0,25 mol và y = 0,75 mol

Thành phần phần trăm về số mol của N₂ và H₂ trong hỗn hợp đầu là %_N₂ = 25% và %_H₂ = 75%

Chọn C