Cho 5 lít khí N2 tác dụng với 5 lít khí H2 ở nhiệt độ cao, xúc tác thích hợp để tổng hợp khí NH3. Sau phản ứng thu được 7 lí hỗn hợp khí X gồm N2, H2, NH3. Tính thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X thu được và hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3. Biết các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
\(M_A=5.2=10\left(g/mol\right)\)
Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ mol
Chọn \(\left\{{}\begin{matrix}n_{H_2}=17,5\left(mol\right)\\n_{N_2}=5\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Gọi \(n_{N_2\left(p\text{ư}\right)}=a\left(mol\right)\left(0< a< 5\right)\)
PTHH: \(N_2+3H_2\xrightarrow[]{t^o,p,xt}2NH_3\)
a---->3a---------->2a
Xét tỉ lệ: \(5< \dfrac{17,5}{3}\Rightarrow\) Hiệu suất phản ứng tính theo N2
Ta có: \(n_A=5+17,5+2a-a-3a=22,5-2a\left(mol\right)\)
Theo ĐLBTKL: \(m_A=5.28+17,5.2=175\left(g\right)\)
\(\Rightarrow M_A=\dfrac{175}{22,5-2a}=10\Leftrightarrow a=2,5\left(TM\right)\)
\(\Rightarrow H=\dfrac{2,5}{5}.100\%=50\%\)
H=50%H=50%
Giải thích các bước giải:
3N2+H2t∘,p,xt−−−→2NH33N2+H2→t∘,p,xt2NH3
Xét: 17,53>5⇒17,53>5⇒ Hiệu suất tính theo N2N2
Vì các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ thể tích cũng là tỷ lệ số mol
dA/H2 =5 —> MA = 10
BTKL —> mA = 175
—> nA = 17,5
Gọi nN2 phản ứng là a
—> nH2 phản ứng = 3a; nNH3 = 2a mol
—> nN2 dư = 5 - a; nH2 dư = 17,5 - 3a mol
—> 5 - a + 17,5 - 3a + 2a = 17,5
—> a = 2,5
—> H = 2,5/5 . 100% = 50%
\(N_2+3H_2\leftrightarrow2NH_3\)
ban đầu: 1 mol 3 mol
phản ứng: a → 3a → 2a
dư: 1 – a 3 – 3a 2a
=> n hỗn hợp sau phản ứng = 1–a+3–3a+2a = 4 – 2a
n hỗn hợp trước phản ứng = 1 + 3 = 4 mol
Bảo toàn khối lượng:
m trước = m sau => Mt.n t = Ms.ns
\(\Rightarrow\dfrac{M_t}{M_s}=\dfrac{n_s}{n_t}\Rightarrow\dfrac{4-2a}{4}=0,6\\ \Rightarrow a=0,8\\ \Rightarrow H=\dfrac{0,8}{1}\cdot100\%=80\%\)
a) Giả sử các khí đo ở điều kiện sao cho 1 mol khí chiếm thể tích 1 lít
Gọi số mol N2, H2 ban đầu là a, b (mol)
=> a + b = 50 (1)
Gọi số mol N2 pư là x (mol)
PTHH: N2 + 3H2 --to,xt--> 2NH3
Trc pư: a b 0
Pư: x---->3x----------->2x
Sau pư (a-x) (b-3x) 2x
=> a + b - 2x = 44
=> x = 3 (mol)
Có \(n_{N_2\left(sau.pư\right)}=a-x=44.25\%=11\left(mol\right)\)
=> a = 14 (mol)
=> b = 36 (mol)
\(\left\{{}\begin{matrix}\%V_{N_2}=\dfrac{14}{50}.100\%=28\%\\\%V_{H_2}=\dfrac{36}{50}.100\%=72\%\end{matrix}\right.\)
Y chứa \(\left\{{}\begin{matrix}N_2:11\left(mol\right)\\H_2:27\left(mol\right)\\NH_3:6\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Z chứa \(\left\{{}\begin{matrix}N_2:11\left(mol\right)\\H_2:27\left(mol\right)\\NH_3:6\left(mol\right)\\N_2O:6\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
\(Z\left\{{}\begin{matrix}\%V_{N_2}=\dfrac{11}{11+27+6+6}.100\%=22\%\\\%V_{H_2}=\dfrac{27}{11+27+6+6}.100\%=54\%\\\%V_{NH_3}=\dfrac{6}{11+27+6+6}.100\%=12\%\\\%V_{N_2O}=\dfrac{6}{11+27+6+6}.100\%=12\%\end{matrix}\right.\)
b)
11,2 lít hh Z ở đktc chứa \(\left\{{}\begin{matrix}n_{N_2}=\dfrac{11,2.22\%}{22,4}=0,11\left(mol\right)\\n_{H_2}=\dfrac{11,2.54\%}{22,4}=0,27\left(mol\right)\\n_{NH_3}=\dfrac{11,2.12\%}{22,4}=0,06\left(mol\right)\\n_{N_2O}=\dfrac{11,2.12\%}{22,4}=0,06\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
=> mZ = 0,11.28 + 0,27.2 + 0,06.17 + 0,06.44 = 7,28 (g)
a) \(n_{H_2}=\dfrac{11,2}{22,4}=0,5\left(mol\right)\)
\(n_{N_2}=\dfrac{11,2}{22,4}=0,5\left(mol\right)\)
PTHH: N2 + 3H2 --to,xt--> 2NH3
Xét tỉ lệ: \(\dfrac{0,5}{1}>\dfrac{0,5}{3}\) => Hiệu suất tính theo H2
Gọi số mol H2 pư là a (mol)
PTHH: N2 + 3H2 --to,xt--> 2NH3
Trc pư: 0,5 0,5 0
Pư: \(\dfrac{1}{3}a\)<-----------a----------->\(\dfrac{2}{3}a\)
Sau pư: \(\left(0,5-\dfrac{1}{3}a\right)\) (0,5-a) \(\dfrac{2}{3}a\)
=> \(\left(0,5-\dfrac{1}{3}a\right)+\left(0,5-a\right)+\dfrac{2}{3}a=\dfrac{17,92}{22,4}=0,8\)
=> a = 0,3 (mol)
=> hh khí sau pư gồm \(\left\{{}\begin{matrix}N_2:0,4\left(mol\right)\\H_2:0,2\left(mol\right)\\NH_3:0,2\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
=> \(\left\{{}\begin{matrix}V_{N_2}=0,4.22,4=8,96\left(l\right)\\V_{H_2}=0,2.22,4=4,48\left(l\right)\\V_{NH_3}=0,2.22,4=4,48\left(l\right)\end{matrix}\right.\)
b) \(H\%=\dfrac{0,3}{0,5}.100\%=60\%\)
N2 + 3H2 \(\overset{t^o,p,xt}{⇌}\) 2NH3.
Cứ 1 lít N2 tác dụng với 3 lít H2 tạo ra 2 lít NH3. Vậy a lít N2 tác dụng với 3a lít H2 tạo ra 2a lít NH3, thu được (5-a)+(5-3a)+2a=7 (lít), suy ra a=1,5 (lít).
Thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X gồm khí N2 (5-1,5=3,5 (lít)), khí H2 (5-3.1,5=0,5 (lít)) và khí NH3 (2.1,5=3 (lít)).
Hiệu suất phản ứng là H=(5-0,5)/5.100%=90% (hiệu suất tính theo H2 do H2 thiếu).