Một hỗn hợp khí X gồm N₂ và H₂ có tỉ khối so với hiđro là 4,9. Cho hỗn hợp đi qua xúc tác thích hợp, nung nóng được hỗn hợp mới Y có tỉ khối so với hiđro là 6,125. Hiệu suất tổng hợp NH₃ là:

Chọn đáp án A.

$\begin{array}{l} N_2+3H_2 \stackrel{t°,p}{\rightleftarrows }2N{H}_3\\ Bàira:414\left(lít\right)\end{array}$

Ở cùng điều kiện thì tỉ lệ về thể tích bằng tỉ lệ về số mol

Xét tỉ lệ: $\frac{4}{1}<\frac{14}{3}$ 

→ Hiệu suất tính theo N₂

Đặt thể tích N₂ phản ứng là x lít

→ $V_{H_2}$ _{phản ứng} = 3x lít,

$V_{N{H}_3}$_{sinh ra} = 2x lít

$V_{N_2}$_dư = 4 - x lít,

$V_{H_2}$ _dư = 14 - 3x lít

Sau phản ứng thu được N₂ dư, H₂ dư, NH₃

Tổng thể tích khí thu được là

V_khí  = $V_{H_2}$dư + $V_{N_2}$_dư  + $V_{N{H}_3}$_{sinh ra}

= 14 - 3x + 4 – x + 2x = 16,4 lít

→ x = 0,8 lít

→H% = $\frac{V_{N_{2}phanung}}{V_{N_{2}bandau}}$.100%

= $\frac{0,8}{4}.100\%$ = 20%

Đáp án C

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

            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) & (3) ta có:

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

⇒ 3x - y = 0 (4)

Giải hệ (1) & (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%