Cho hỗn hợp khí (X) gồm N2, H2, NH3 có tỉ khối so với khí hydrogen là 8

Giải SBT Hóa học 11 Bài 4: Ammonia và một số hợp chất ammonium

Bài 4.4 trang 18 SBT Hóa học 11: Cho hỗn hợp khí (X) gồm N₂, H₂, NH₃ có tỉ khối so với khí hydrogen là 8. Dẫn hỗn hợp khí (X) đi qua dung dịch H₂SO₄ đặc, dư thì thể tích khí còn lại một nửa. Thành phần % theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp (X) lần lượt là

A. 25% N₂, 25% H₂ và 50% NH₃.

B. 25% N₂, 50% H₂ và 25% NH₃.

C. 50% N₂, 25% H₂ và 25% NH₃.

D. 20% N₂, 30% H₂ và 50% NH₃.

Lời giải:

Giả sử tổng số mol của hỗn hợp X là 1 mol.

Ta có: NH₃ phản ứng với H₂SO₄ đặc, do đó sau khi dẫn hỗn hợp khí (X) đi qua dung dịch H₂SO₄ đặc, còn lại khí N₂, H₂.

$\Rightarrow \mathrm{\%}{\mathrm{V}}_{{\mathrm{NH}}_3}=50\mathrm{\%}$

$\Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{NH}}_3}=50\mathrm{\%}{\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}=0,5\times 1=0,5\left(\mathrm{mol}\right)$

Ta có:

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{N}}_2}+{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}+{\mathrm{n}}_{{\mathrm{NH}}_3}={\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}$

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{N}}_2}+{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}={\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}-{\mathrm{n}}_{{\mathrm{NH}}_3}\\ =1-0,5=0,5\left(\mathrm{mol}\right)\left(1\right)\end{array}$

Ta có:

$\iff \frac{{\mathrm{M}}_{\mathrm{X}}}{{\mathrm{M}}_{{\mathrm{H}}_2}}=8\Rightarrow {\mathrm{M}}_{\mathrm{X}}=8\times {\mathrm{M}}_{{\mathrm{H}}_2}=8\times 2=16\left(\mathrm{amu}\right)$

Ta lại có:

${\mathrm{m}}_{\mathrm{X}}={\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{X}}$

$\begin{array}{l}\iff {\mathrm{m}}_{{\mathrm{N}}_2}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{H}}_2}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{NH}}_3}={\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}\times {\mathrm{M}}_{\mathrm{X}}\\ \iff 28{\mathrm{n}}_{{\mathrm{N}}_2}+2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}+17\times 0,5=1\times 16\\ \iff 28{\mathrm{n}}_{{\mathrm{N}}_2}+2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}=7,5\left(2\right)\end{array}$

Giải hệ phương trình gồm (1) và (2):

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{N}}_2}=0,25\left(\mathrm{mol}\right)$

$\Rightarrow \mathrm{\%}{\mathrm{V}}_{{\mathrm{H}}_2}=\mathrm{\%}{\mathrm{V}}_{{\mathrm{N}}_2}=\frac{0,25}{1}\times 100\mathrm{\%}=25\mathrm{\%}$

→ Chọn A.