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 450^oC có bột Fe xúc tác, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ bằng 4. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là h%. Giá trị của h là?

Giả sử có 1 mol N₂ và 4 mol H₂.

Phương trình hoá học: N₂          +        3H₂      ⇌      2NH₃

Ban đầu:                          1                  4                  0                  mol

Phản ứng:                        x                  3x                2x                mol

Sau phản ứng:                  (1 – x)          (4 – 3x)        2x                mol

Tổng số mol khí sau phản ứng: n_sau = (1 – x) + (4 – 3x) + 2x = 5 – 2x (mol).

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có:

m_trước = m_sau ⇔ 28.1 + 2.4 = (5 – 2x).4.2 Þ x = 0,25.

Giả sử h = 100% thì N₂ hết, do đó hiệu suất phản ứng tính theo N₂.

Ta có: h% = $\frac{0,25}{1}.100\%$ = 25%.