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: Thực hiện phản ứng giữa N₂ và H₂ (tỉ lệ mol 1:5) trong bình kín có xúc tác, áp suất của hỗn hợp khí giảm 10% so với ban đầu (cùng điều kiện). Hiệu suất phản ứng là

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: Cho hỗn hợp A gồm N₂ và H₂ (tỉ lệ mol 1: 3), tiến hành phản ứng tổng hợp NH₃, sau phản ứng thu được hỗn hợp B có tỉ khối d_A/B = 0,7. Hiệu suất phản ứng là:

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

Xem thêm tổng hợp công thức môn Hóa học lớp 11 đầy đủ và chi tiết khác:

Công thức tính số mol OH- khi cho P2O5 tác dụng với dung dịch kiềm

Công thức tính độ dinh dưỡng của phân bón

Lý thuyết cacbon và hợp chất cacbon

Lý thuyết Si và hợp chất của Si, công nghiệp silicat

Các dạng bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và cách giải