Thực hiện phản ứng giữa 8 mol H2 và 6 mol N2 với bột sắt làm xúc tác. Hỗn hợp sau phản ứng cho qua dung dịch H2SO4 loãng dư còn lại 12 mol khí. Tính hiệu suất phản ứng. (Thể tích các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất)
Thực hiện phản ứng giữa 8 mol H2 và 6 mol N2 với bột sắt làm xúc tác. Hỗn hợp sau phản ứng cho qua dung dịch H2SO4 loãng dư còn lại 12 mol khí. Tính hiệu suất phản ứng. (Thể tích các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất)
Sau khi dẫn qua dd $H_2SO_4$ loãng, khí còn lại là $N_2$, $H_2$.
$N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3$
Theo lí thuyết, 8 mol hidro phản ứng hết.
Thực tế có x mol hidro phản ứng.
$\Rightarrow n_{H_2\text{dư}}=8-x$
$n_{N_2\text{dư}}=6-\dfrac{x}{3}$
$\Rightarrow 6-\dfrac{x}{3}+8-x=12$
$\Leftrightarrow x=1,5$
$\Rightarrow H=\dfrac{1,5.100}{8}=18,75\%$
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
$3H_2 + N_2 \xrightarrow{t^o,Fe} 2NH_3$
Ta thấy : $3n_{N_2} = 6.3 = 18 < n_{H_2} = 8$ nên hiệu suất tinh theo số mol của $H_2$
Gọi hiệu suất của phản ứng là $a$
Suy ra $n_{H_2(pư)} = 8a(mol)$
$⇒ n_{H_2(dư)} = 8 – 8a(mol)$
Theo PTHH :
$n_{N_2(pư)} = \dfrac{n_{H_2(pư)}}{3} = \dfrac{8}{3}a(mol)$
$⇒ n_{N_2(dư)} = 6 – \dfrac{8}{3}a(mol)$
Khi cho qua dung dịch $H_2SO_4$ loãng dư , khí $NH_3$ bị hấp thụ hết
$2NH_3 + H_2SO_4 → (NH_4)_2SO_4$
Ta có :
$n_{khí} = n_{H_2(dư)} + n_{N_2(dư)}$
$⇒ 12 = 8 – 8a + 6 – \dfrac{8}{3}a$
$⇒ a = 0,1875 = 18,75\%$
Vậy hiệu suất phản ứng là $18,75\%$