Hiệu suất trong tổng hợp NH3

Chuyên đề Hóa học lớp 11: Hiệu suất trong tổng hợp NH3 được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh biết cách giải bài tập hiệu suất của NH3. Từ đó vận dụng thành thạo vào các dạng bài tập, câu hỏi liên quan, học tốt môn Hóa học lớp 11 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Mời các bạn tham khảo thêm một số tài liệu liên quan 

I. Phương pháp giải dạng bài Hiệu suất trong tổng hợp NH3

Phương pháp

Thực tế, do một số nguyên nhân, một số phản ứng hóa học xảy ra không hoàn toàn, nghĩa là hiệu suất phản ứng (H%) dưới 100%. Có các cách tính sau:

Nếu là chất tham gia: H% = m/m . 100%

Nếu là sản phẩm: H% = mtt/mltđ . 100%

II. Bài tập vận dụng liên quan

Bài 1: Để điều chế 68 gam NH3 cần lấy bao nhiêu lít N2 và H2 ở đktc. Biết hiệu suất phản ứng là 20%.

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

Vì hiệu suất phản ứng (1) là 20% nên thực tế cần:

Thể tích N2 (đktc) là: 2.22,4/20% = 22,4 lít

Thể tích H2 (đktc) là: 6.22,4/20% = 672 lít

Bài 2: Trong bình phản ứng có chứa hỗn hợp khí A gồm 10 mol N2 và 40 mol H2 ở nhiệt đô 00C và 10 atm. Sau khi Phản ứng tổng hợp NH3, lại đưa bình về 00C. Biết rằng có 60% hidro tham gia phản ứng

a) Tính số mol các khí trong bình sau phản ứng.

b) Tính áp suất trong bình sau phản ứng

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

Phản ứng tổng hợp NH3 xảy ra theo tỉ lệ:

nN2: nH2 = 1 : 3

Bài cho: nN2 : nH2 = 10 : 40 = 1 : 4. Vậy H2 dư nhiều hơn.

Phải dựa vào số mol N2 phản ứng để tính số mol NH3:

a) Phương trình phản ứng:

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

Số mol ban đầu: 10   40           0 mol

Số mol phản ứng: 8   24          16 mol

Số mol sau pư:     2    16          16 mol

Vậy số mol các khi trong bình sau phản ứng là: 4 mol N2; 16 mol H2; 12 mol NH3.

2 + 16 + 16 = 34 mol

b) Tổng số mol khí trong bình ban đầu: 10 + 40 = 50 mol

Vì PV + nRT mà ở đây VB, TB không đổi, nên ta có

Ps/Pđ = ns/nđ => ps = 34.10/50 = 6,8 atm

Bài 3: Cho 4 lít N2; 14 lít H2 vào bình phản ứng hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích 16,4 lít (đktc). Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 bao nhiêu 

Đáp án ướng dẫn giải bài tập

N2+ 3H2 ⇌ 2NH3

Ở cùng điều kiện thì tỉ lệ về thể tích chính là tỉ lệ về số mol

Do \frac{4}{1} <\frac{14}{3} →Hiệu suất tính theo N2

Đặt thể tích N2 phản ứng là x lít

→VH2 pứ= 3x lít, VNH3 sinh ra = 2xlít

VN2 dư= 4-x (lít), VH2 dư = 14-3x (lít)

Sau phản ứng thu được N2 dư, H2 dư, NH3

Tổng thể tích khí thu được là

V khí= VH2 dư + VN2 dư + VNH3 = 14-3x + 4-x+ 2x = 16,4

→ x = 0,8 lít

H\ =\ \frac{V_{N_2pứ}}{V_{N_2bđ}}.100\%=\frac{0,8}{4}.100\%\ =20\%

Bài 4: Từ 34 tấn NH3 sản xuất 160 tấn HNO3 63%. Hiệu suất của phản ứng điều chế HNO3 

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

Phương trình hóa học

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

2NO + O2 → 2NO2

4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3

m(HNO3) = 160.63% = 100,8 (tấn)

n(NH3) = 34/17 = 2 mol

=> m(HNO3 thực tế) = 2.63 = 126 (tấn)

Vậy H = 100,8/126 = 80%.

Bài 5: Điều chế 17 gam NH3 cần dùng thể tích khí N2 và H2 lần lượt là (biết H = 25%, các khí đo được ở đktc)

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

N2 + 3H2 ⇔ 2NH3

0,5   1,5          1

=> Thể tích N2 cần: V_{N_2}=\frac{n_{N_2}.22,4}{H}.100=44,8\ lit

V_{H_2}=\frac{n_{H_2}.22,4}{H}.100=134,4\ lit

Bài 6. Một hỗn hợp khí gồm N2 và H2 có tỉ khối đối với hidro là 3,6. Đun nóng hỗn hợp 1 thời gian rồi đưa về được ban đầu thì hồn hợp mới có tỉ khối với hidro là 4,5. 

a. Tính thành phần % về thể tích của mõi khí trong hỗn hợp trước và sau phản ứng 

b. Tính hiệu suất 

Hướng dẫn giải bài tập

Áp dụng phương pháp đường chéo, ta có

28            52

36.2

2             20.8

nN2/nH2 = 1/4

Phương trình hóa học: N2 + 3H2 → 2NH3

Ban đầu: 1 4 0

Phản ứng x 3 x 2x

Sau 1- x 4-3x 2x

Ta có: m trước = msau => 7,2.nt = 8 ns

=> nt/ns = 10/9

=> x = 0,25

Vậy H% = x/1 = 0,25% (tính theo N2 vì tỉ lệ ban đầu so với hệ số tỉ lượng thì H2 dư nhiều hơn N2)

III. Bài tập luyện tập hiệu suất tổng hợp NH3

Bài 1: Thực hiện tổng hợp amoniac từ N2 + 3H2 ⇔ 2NH3. Nồng độ ban đầu các chất: [N2] = 1M, [H2] = 1,2 M. Khi phản ứng đạt cân bằng [NH3] = 0,2M. Hiệu suất phản ứng tổng hợp

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

N2 + 3H2 ⇔ 2NH

Ban đầu 1mol/l       1,2 mol.l

Cân bằng               0,3 mol/l          0,2 mol/lit

Theo PTHH thì 1 mol N2 cần 3 mol H2. Ở đây chỉ có 1,2 mol H2, vì H2 thiếu nên tác dụng hết. Hiệu suất phải tính theo lượng chất tác dụng hết. Số mol H2 đã tác dụng là 0,3 mol.

Vậy H = (0,3 : 1,2). 100 = 25%

Bài 2: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He là 1,8. Đun nóng X một thời gian trong bình kín có bột Fe làm xúc tác, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với He là 2. Hiệu suất phản ứng tổng hợp là

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Hiệu suất tổng hợp NH3

Giả sử số mol N2 là 1mol, số mol H2 là 4 mol

Phương trình: N2 + 3H2 ⇔ 2NH3

Ban đầu 1 4

Phản ứng x 3x 2x

sau 1-x 4-3x 2x

nsau= 5-2x, ntrước= 5

Bảo toàn khối lượng msau = mtrước

Msau.nsau =Mtrước. ntrước

=> 2.4.(5-2x) =7,2.5

=> x=0,25

Tính hiệu suất theo N2

H = Bài tập hiệu suất tổng hợp

Câu 3. Điều chế NH3 từ đơn chất. Thể tích NH3 tạo ra là 67,2 lit. Biết hiệu suất phản ứng là 25%. Thể tích N2 (lit) cần là:

A. 13,44

B. 134,4

C. 403,2

D. 8,4 lít

Đáp án hướng dẫn giải bài tập 

Phương trình hóa học

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

1                      2

x                      3

Ta có: nNH3 = 3 mol

Theo phương trình hóa học: nN2 = 1/2nNH3 = 1,5 mol

=> VH2 = 1,5.22,4 = 33,6 lít

Mà hiệu suất H% = 25%

VN2 = 33,6/25% = 8,4 lít

Câu 4. Cho 2 lít N2 và 7,5 lít H2 vào bình phản ứng, hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích bằng 8,2 lít (các thể tích khí được đo trong cùng điều kiện). Hiệu suất phản ứng là bao nhiêu?

A. 20%

B. 30%

C. 15 %

D. 40%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

N2+ 3H2 ⇌ 2NH3 (1)

Ở cùng điều kiện thì tỉ lệ về thể tích chính là tỉ lệ về số mol

Do 2/1 > 7,5/3 → Hiệu suất tính theo H2

Đặt thể tích N2 phản ứng là x lít

→VH2 pứ = 3x lít, VNH3 sinh ra =2x lít

VN2 dư= 2 - x (lít), VH2 dư= 7,5 - 3x (lít)

Sau phản ứng thu được N2 dư, H2 dư, NH3

Tổng thể tích khí thu được là

Vkhí = VH2 dư + VN2 dư + VNH3 = 7,5 - 3x + 2 - x + 2x = 8,2

→ x = 0,8 lít => H = VN2 pư/VN2 bd .100% = 0,8/4.100% = 20%

Câu 5. Cho hỗn hợp N2 và H2 vào bình phản ứng có nhiệt độ không đổi. Sau thời gian phản ứng, áp suất khí trong bình giảm 5% so với áp suất ban đầu. Biết ti lệ số mol của nitơ đã phản ứng là 10%. Thành phần phần trăm về số mol của N2 và H2 trong hỗn hợp đầu là:

A. 15% và 85%

B. 82,35% và 77,5%

C. 25% và 75%

D. 22,5% và 77,5%.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Giả sử số mol ban đầu của N2 = 1 mol; số mol của H2 ban đầu là x mol

Ta có nN2 pư = 1.10/100 = 0,1 mol

Phương trình phản ứng: N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

Ban đầu:                          1        x

Phản ứng:                       0,1   0,3    0,2

Sau phản ứng:           0,9       x − 0,3  0,2

n ban đầu = 1 + x (mol)

nsau = 0,8 + x  (mol)

n /ns = pđầu/ps => (1 + x)/(0,8 + x) = 100/95 => x = 3 mol

%VN2 = 1/(1+3).100% = 25%

%VH2 = 75%

......................................

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Hiệu suất trong tổng hợp NH3. Để có thể nâng cao kết quả trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán 11, Chuyên đề Hóa học 11, Giải bài tập Hoá học 11. Tài liệu học tập lớp 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy và học tập môn học THPT, VnDoc mời các bạn truy cập nhóm riêng dành cho lớp 11 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 11 để có thể cập nhật được những tài liệu mới nhất.

Đánh giá bài viết
2 18.483
0 Bình luận
Sắp xếp theo
Chuyên đề Hóa học 11 Xem thêm