Công thức tính nhanh hiệu suất tổng hợp NH3 hay nhất – Hóa học lớp 11

Công thức tính nhanh hiệu suất tổng hợp NH3 hay nhất – Hóa học lớp 11

Bài toán tổng hợp NH₃ là một dạng bài tập quan trọng của chương Nitơ – Photpho trong chương trình hóa học 11. Vậy làm thế nào để tính toán chính xác các bài tập liên quan đến phản ứng tổng hợp NH₃. Các em hãy cùng theo dõi nội dung dưới đây.

1. Công thức tính tính nhanh hiệu suất tổng hợp NH₃

Phương trình phản ứng:           N₂ + 3H₂ $\stackrel{t°,p,xt}{\rightleftarrows }$ 2NH₃

- Công thức tính hiệu suất phản ứng:

+ Tính theo chất phản ứng: (tính theo chất có khả năng phản ứng hết)

$H\%=\frac{n_{phanung}}{n_{bandau}}.100$ hoặc $H\%=\frac{m_{phanung}}{m_{bandau}}.100$

+ Tính theo chất sản phẩm

$H\%=\frac{n_{thucte}}{n_{lythuyet}}.100$ hoặc $H\%=\frac{m_{thucte}}{m_{lythuyet}}.100$

Chú ý:

- Nếu $\frac{n_{H_2}}{n_{N_2}}>3\to H_2$ dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo .

- Nếu $\frac{n_{H_2}}{n_{N_2}}<3\to N_2$ dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo .

- Nếu $\frac{n_{H_2}}{n_{N_2}}=3\to$ Hiệu suất tính theo $N_2$ hoặc $H_2$ đều được.

- Trường hợp đặc biệt nếu: $\frac{n_{H_2}}{n_{N_2}}=3$ thì có thể tính nhanh hiệu suất phản ứng:

$H\%=(2-2\frac{M_X}{M_Y}).100$

Trong đó:    M_X: hỗn hợp gồm N₂ và H₂ ban đầu (tỉ lệ mol 1:3)

                    M_Y: hỗn hợp sau phản ứng

Ví dụ: Tiến hành tổng hợp NH₃ từ hỗn hợp X gồm N₂ và H₂ (tỉ lệ mol 1: 3) có tỉ khối hơi so với H₂ là 4,25 thu được hỗn hợp Y có tỉ khối hơi so với H₂ là 6,8. Hiệu suất tổng hợp NH₃ có giá trị là

A. 50%                         

B. 80%                          

C. 75%                         

D. 90%

Hướng dẫn giải:

M_X = 4,25.2 = 8,5 (g/mol)

M_Y = 6,8.2 = 13,6 (g/mol)

Áp dụng: $H\%=2-2\frac{M_X}{M_Y}$ = 2 – 2. $\frac{8,5}{13,6}$= 75%

→ Chọn C.

2. Bạn nên biết

Mối quan hệ cần nhớ

- Quan hệ về số mol:

n _{khí giảm}  = n _trước – n _sau =$n_{N{H}_3}=2n_{N_2}$ _p/ư = $\frac{2}{3}{n}_{H_2}$_p/ư

- Quan hệ về khối lượng:

 m _trước = m _sau   $\iff \overline{M}{t}_{}.n_t=\overline{M}{s}_{}.n_s$   $\iff \frac{\overline{M_t}}{\overline{M_s}}=\frac{n_s}{n_t}$

- Quan hệ giữa áp suất và số mol

Hỗn hợp khí trước phản ứng: p₁.V₁ = n₁.R.T₁

Hỗn hợp khí sau phản ứng: p₂.V₂ = n₂.R.T₂

Bình kín → V = const; T = const

→ $\frac{p_1}{p_2}=\frac{n_1}{n_2}$

3. Bài tập minh họa

Câu 1:

A. 30%

B. 75%

C. 80%

D. 50%

Hướng dẫn giải:

                   N₂ +  3H₂ $\stackrel{t°,p,xt}{\rightleftarrows }$   2NH₃

Ban đầu:     a        5a

Phản ứng:   x →   3x      →         2x

Sau:          (a – x)  (5a – 3x)           2x

n _trước = n₁ = a + 5a = 6a

n _sau = n₂ = (a – x) + (5a – 3x) + 2x = 6a – 2x

$\frac{p_1}{p_2}=\frac{n_1}{n_2}$    →  $\frac{100}{90}=\frac{6a}{6a-2x}$

→ x = 0,3a

Tỉ lệ  $\frac{n_{H_2}}{n_{N_2}}=\frac{5a}{a}>3\to H_2$  dư, hiệu suất tính theo N₂

→ H% = $\frac{x}{a}.100=\frac{0,3a}{a}.100=30\%$

→ Chọn A

Câu 2:

A. 55%                          

B. 60%                          

C. 80%                         

D. 75%

Hướng dẫn giải:

Theo bài ra: $\frac{n_{H_2}}{n_{N_2}}=3$

d_A/B = 0,7 → $\frac{M_A}{M_B}=0,7$

Áp dụng: H% = (2 – 2.$\frac{M_A}{M_B}$).100 = (2 – 2.0,7).100 = 60%

→ Chọn B