Cho 6 mol n2 và 20 mol h2 vào bình kín. Tại thời điểm cân bằng thu được 20mol hỗ…
Bài tập: Cho 6 mol N₂ và 20 mol H₂ vào bình kín. Tại thời điểm cân bằng thu được 20 mol hỗn hợp khí. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là bao nhiêu?
Phân tích đề bài:
Đầu tiên, chúng ta cần xác định rõ đề bài cho gì và yêu cầu tìm gì.
– Chất phản ứng ban đầu: 6 mol N₂ và 20 mol H₂.
– Sản phẩm thu được tại cân bằng: 20 mol hỗn hợp khí.
– Yêu cầu: Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃.
Các bước giải:
Bước 1: Viết phương trình phản ứng hóa học.
Phản ứng tổng hợp amoniac là phản ứng thuận nghịch giữa khí nitơ và khí hiđro tạo thành khí amoniac.
Phương trình hóa học:
N₂(k) + 3H₂(k) ⇌ 2NH₃(k)
Bước 2: Xác định lượng chất ban đầu, lượng phản ứng và lượng sản phẩm tại cân bằng (theo mol).
Chúng ta sẽ lập bảng “ban đầu – phản ứng – cân bằng” để theo dõi sự thay đổi về số mol của các chất.
Gọi hiệu suất phản ứng là H (đơn vị %).
Lượng N₂ phản ứng là: 6 * H/100 (mol)
Lượng H₂ phản ứng là: 3 (6 H/100) = 18 * H/100 (mol)
Lượng NH₃ sinh ra là: 2 (6 H/100) = 12 * H/100 (mol)
| Chất | Ban đầu (mol) | Phản ứng (mol) | Cân bằng (mol) |
|———-|—————|—————-|—————-|
| N₂ | 6 | 6 H/100 | 6 – 6 H/100 |
| H₂ | 20 | 18 H/100 | 20 – 18 H/100 |
| NH₃ | 0 | 12 H/100 | 12 H/100 |
Bước 3: Tính tổng số mol hỗn hợp khí tại cân bằng.
Theo đề bài, tổng số mol hỗn hợp khí tại cân bằng là 20 mol.
Tổng số mol tại cân bằng = mol N₂ còn dư + mol H₂ còn dư + mol NH₃ sinh ra
20 = (6 – 6 H/100) + (20 – 18 H/100) + (12 * H/100)
Bước 4: Giải phương trình để tìm hiệu suất H.
Bây giờ, chúng ta sẽ giải phương trình vừa lập được để tìm giá trị của H.
20 = 6 – 0.06H + 20 – 0.18H + 0.12H
20 = 26 – 0.12H
0.12H = 26 – 20
0.12H = 6
H = 6 / 0.12
H = 50
Bước 5: Kết luận.
Vậy, hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ trong trường hợp này là 50%.
Lưu ý quan trọng:
– Khi tính hiệu suất, chúng ta cần xem xét chất nào phản ứng hết hoặc còn dư. Trong bài toán này, chúng ta dựa vào tổng số mol khí tại cân bằng để lập phương trình và giải.
– Luôn kiểm tra lại các phép tính để đảm bảo độ chính xác.
Cô hy vọng qua bài giải chi tiết này, các em đã hiểu rõ cách giải dạng bài tập này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúc các em học tốt!
\(N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3\)
Theo lí thuyết, \(N_2\) hết
Thực tế \(N_2\) phản ứng \(x\) mol
Hỗn hợp sau phản ứng:
\(n_{NH_3}=2x (mol)\)
\(n_{N_2}=6-x (mol)\)
\(n_{H_2}=20-3x (mol)\)
\(\Rightarrow 2x+6-x+20-3x=20\)
\(\Leftrightarrow x=3\)
\(\to H=\dfrac{3.100}{6}=50\%\)