Câu 31: (1 điểm)Cho phương trình hóa học của phản ứng sản xuất ammonia trong công nghiệp: N_(2)(g)+3H_(2)(g) 2NH_(3)(g) Biết ban đầu số mol H_(2) gấp 4 lần nồng độ N_(2) Nung nóng hỗn hợp trong bình kín ở nhiệt độ khoảng 4 (}^circ C có bột Fe xúc tác, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H_{2) bằng 4. Tính hiệu suất của phản ứng tể hợp NH_(3)

Gọi số mol ban đầu của N₂ là x mol, thì số mol ban đầu của H₂ là 4x mol.<br /><br />Theo phương trình phản ứng, cứ 1 mol N₂ phản ứng tạo ra 2 mol NH₃. Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, thì x mol N₂ sẽ tạo ra 2x mol NH₃.<br /><br />Gọi hiệu suất phản ứng là H. Số mol N₂ phản ứng là xH. Số mol H₂ phản ứng là 3xH. Số mol NH₃ tạo thành là 2xH.<br /><br />Số mol N₂ còn lại là x - xH = x(1-H).<br />Số mol H₂ còn lại là 4x - 3xH = x(4-3H).<br />Số mol NH₃ tạo thành là 2xH.<br /><br />Tổng số mol khí trong hỗn hợp X là: x(1-H) + x(4-3H) + 2xH = x(5-2H).<br /><br />Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X là: M_X = 4 x 2 = 8 g/mol.<br /><br />Khối lượng của hỗn hợp X là: m_X = 28x(1-H) + 2x(4-3H) + 17(2xH) = x(28 - 28H + 8 - 6H + 34H) = x(36 + 0H) = 36x<br /><br />Số mol của hỗn hợp X là: n_X = m_X / M_X = 36x / 8 = 4.5x<br /><br />Ta có: x(5-2H) = 4.5x<br /><br />5 - 2H = 4.5<br /><br />2H = 0.5<br /><br />H = 0.25 = 25%<br /><br />Vậy hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là 25%.<br />