Thực hiện phản ứng tổng hợp ammonia như trên, hỗn hợp N₂ và H₂ ban đầu có tỉ khối hơi so với H₂ là 3,6. Sau khi phản ứng kết thúc thu được hỗn hợp khí sản phẩm có số mol giảm 8% so với ban đầu. Hiệu suất của quá trình tổng hợp NH₃ này là

Đáp án đúng là A

Phương pháp giải

- Tính số mol của N₂ và H₂ trong hỗn hợp theo phương pháp đường chéo.

- Viết phản ứng tổng hợp NH₃ và tính số mol khí tại thời điểm cân bằng.

- Tìm số mol khí đã phản ứng, tính hiệu suất theo N₂.

Lời giải

M_{hỗn hợp} = 7,2.

Phương pháp đường chéo:

\[ \Rightarrow \frac{{{n_{{N_2}}}}}{{{n_{{H_2}}}}} = \frac{{20,8}}{{5,2}} = \frac{1}{4}\]

Quá trình tổng hợp NH₃ diễn ra như sau:

Ban đầu     1                4                               mol

Phản ứng   x               3x                  2x        mol

Cân bằng   1 - x        4- 3x               2x        mol

Tại thời điểm cân bằng tổng số mol khí là: \[1 - x + 4 - 3x + 2x = 5 - 2x\]

Số mol tại thời điểm cân bằng giảm 8% so với ban đầu:

\[ \Rightarrow 5 - 4x = 92{\rm{\% }}.(1 + 4)\]

\[ \Rightarrow x = 0,1\]

Vậy hiệu suất của quá trình tổng hợp này tính theo N₂ là: \[H = \frac{{0,1}}{{10}}.100{\rm{\% }} = 10{\rm{\% }}\]