Thực hiện phản ứng giữa H2 và N2 trong bình kín có xúc tác thu được 1,7 gam NH3 …
phản ứng là 80%. Thể tích H2 (đktc) cần dùng cho phản ứng là (Cho: N=14, H=1)
Chúng ta cùng bắt đầu nhé.
Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng
Phản ứng giữa khí hiđro (H2) và khí nitơ (N2) trong bình kín có xúc tác để tạo ra amoniac (NH3) được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:
N2 + 3H2 <--(xt, t°)--> 2NH3
Bước 2: Đổi đơn vị khối lượng amoniac sang mol
Đề bài cho biết khối lượng amoniac thu được là 1,7 gam. Trước tiên, chúng ta cần tính khối lượng mol của NH3.
Khối lượng mol của N là 14 g/mol.
Khối lượng mol của H là 1 g/mol.
Vậy, khối lượng mol của NH3 là:
M(NH3) = 14 + 3 * 1 = 17 g/mol
Bây giờ, chúng ta sẽ tính số mol NH3 thu được theo công thức:
n = m / M
Trong đó:
n là số mol (mol)
m là khối lượng (gam)
M là khối lượng mol (g/mol)
Do đó, số mol NH3 thu được là:
n(NH3) = 1,7 gam / 17 g/mol = 0,1 mol
Bước 3: Tính số mol H2 cần thiết theo lý thuyết
Hiệu suất phản ứng là 80%, nghĩa là số mol NH3 thu được thực tế chỉ bằng 80% so với lượng NH3 có thể tạo ra theo lý thuyết nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Chúng ta có công thức tính hiệu suất:
H% = (Số mol sản phẩm thực tế / Số mol sản phẩm theo lý thuyết) * 100%
Từ công thức này, ta có thể suy ra số mol NH3 theo lý thuyết:
Số mol NH3 theo lý thuyết = Số mol NH3 thực tế / (H% / 100%)
Số mol NH3 theo lý thuyết = 0,1 mol / (80% / 100%) = 0,1 mol / 0,8 = 0,125 mol
Bây giờ, dựa vào phương trình hóa học: N2 + 3H2 –> 2NH3, ta thấy tỉ lệ mol giữa H2 và NH3 là 3:2. Điều này có nghĩa là cứ 2 mol NH3 tạo thành thì cần 3 mol H2.
Do đó, số mol H2 cần dùng theo lý thuyết là:
n(H2) theo lý thuyết = (3/2) * n(NH3) theo lý thuyết
n(H2) theo lý thuyết = (3/2) * 0,125 mol = 0,1875 mol
Bước 4: Tính thể tích khí H2 (đktc) cần dùng
Đề bài yêu cầu tính thể tích H2 ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc). Ở điều kiện tiêu chuẩn, 1 mol khí bất kỳ chiếm thể tích là 22,4 lít.
Công thức tính thể tích khí ở đktc là:
V = n * 22,4
Trong đó:
V là thể tích khí (lít)
n là số mol khí (mol)
Vậy, thể tích H2 (đktc) cần dùng là:
V(H2) = 0,1875 mol * 22,4 lít/mol = 4,2 lít
Kết luận:
Thể tích H2 (đktc) cần dùng cho phản ứng là 4,2 lít.
Hy vọng qua bài tập này, các em đã nắm vững cách giải các bài toán liên quan đến hiệu suất phản ứng. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
Đáp án: \(V=4,2l\)
Giải:
\(n_{NH_3}=\frac{1,7}{17}=0,1 \ (mol)\)
Phương trình phản ứng:
\(3H_2 \ + \ N_2 \ ⇄ \ 2NH_3\)
Số mol \(H_2\) phản ứng:
\(n_{H_2}=\frac{3}{2}n_{NH_3}=\frac{3}{2}.0,1=0,15 \ (mol)\)
Thể tích \(H_2\) phản ứng:
\(V_{H_2}=0,15.22,4=3,36 \ (l)\)
Thể tích \(H_2\) cần dùng:
\(H=\frac{V_{H_2}}{V}\)
→ \(V=\frac{V_{H_2}}{H}=\frac{3,36}{80%}=4,2 \ (l)\)
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
PTHH: N2 + 3H2 —> to 2NH3
0,15 <–0,1 (mol)
nNH3 = \(\frac{mNH3}{MNH3}\) = \(\frac{1,7}{17}\) = 0,1 (mol)
Theo PTHH ta có nH2 p/ứ = 0,15 (mol)
Vì hiệu suất của phản ứng là 80% nên :
nH2 ban đầu = nH2 p/ứ : 80%
= 0,15 : 80% = 0,1875 (mol)
Thể tích H2 cần dùng là :
VH2 = 0,1875 . 22,4 = 4,2 (l)