Trong quá trình tổng hợp nitric acid, có giai đoạn đốt cháy NH3 bằng O2 có xúc tác. Phản ứng xảy ra trong pha khí

Giải SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 19. Tốc độ phản ứng

Bài 19.24 trang 57 SBT Hóa học 10: Trong quá trình tổng hợp nitric acid, có giai đoạn đốt cháy NH₃ bằng O₂ có xúc tác. Phản ứng xảy ra trong pha khí như sau:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Trong một thí nghiệm, cho vào bình phản ứng (bình kín) 560 mL khí NH₃ và 672 mL khí O2 (có xúc tác, các thể tích khí đo ở đktc). Sau khi thực hiện phản ứng 2,5 giờ, thấy có 0,432 g nước tạo thành.

a) Viết biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia và chất tạo thành trong phản ứng.

b) Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo đơn vị mol/h

c) Tính số mol NH₃ và O₂ sau 2,5 giờ.

Lời giải

a) Biểu thức tính tốc độ phản ứng trung bình:

$v=-\frac{\Delta C_{N{H}_3}}{4.\Delta t}=-\frac{\Delta C_{O_2}}{5.\Delta t}=\frac{\Delta C_{NO}}{4.\Delta t}=\frac{\Delta C_{H_{2}O}}{6.\Delta t}$

b) Trong bình kín, tỉ lệ về nồng độ cũng chính là tỉ lệ về số mol. Do đó, tốc độ phản ứng có thể tính thông qua công thức:

$v=-\frac{\Delta n_{N{H}_3}}{4.\Delta t}=-\frac{\Delta n_{O_2}}{5.\Delta t}=\frac{\Delta n_{NO}}{4.\Delta t}=\frac{\Delta n_{H_{2}O}}{6.\Delta t}$

Ta có: $n_{H_{2}O}$ = 0,024 mol.

Tốc độ trung bình của phản ứng: $v=\frac{n_{H_{2}O}}{6.\Delta t}=\frac{\mathrm{0,0240}-0}{6.(\mathrm{2,5}-0)}={\mathrm{1,6.10}}^{-3}(mol/h)$

c) Ta có: số mol NH₃ ban đầu là 0,025; số mol O₂ ban đầu là 0,03 mol.

$v=-\frac{\Delta n_{N{H}_3}}{4.\Delta t}=-\frac{\Delta n_{O_2}}{5.\Delta t}={\mathrm{1,6.10}}^{-3}(mol/h)$

⇒ Sau 2,5 giờ, số mol NH₃ còn lại là 9.10-3 mol; số mol O₂ còn lại là 0,01 mol.