Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95. Cho hỗn hợp trên đi qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu được nặng hơn He. Các thể tích khí đo cùng điều kiện. Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào?
Coi nkhí=13(mol)
Gọi nN2=a(mol);nH2=b(mol)
⇒a+b=13
Có:(28a+2b)/(a+b)=4.095
⇒a=0,9;b=12,1
N2+3H2→2NH3
Ta thấy: nH2=12,1>3nN2=0,9.3=2,7(mol)nên hiệu suất tinh theo số mol của N2
Gọi hiệu suất phản ứng là x
có : nN2(pư)=0,9x(mol)
⇒nN2(dư)=0,9−0,9x(mol)
Theo phương trình ,ta có :
nH2(pư)=3nN2=0,9.3=2,7x(mol);nNH3=2nN2=1,8x(mol)
⇒nH2(dư)=12,1−2,7x(mol)
Vậy hỗn hợp khi sau phản ứng gồm :
N2:0,9−0,9x(mol)
H2:12,1−2,7x(mol)
NH3:1,8x(mol)
⇒nkhí=0,9−0,9x+12,1−2,7x+1,8x=13−1,8x
⇒mkhí=28.0,9+12,1.2=49,4
Suy ra :
Mkhí=49,4/(13−1,8x)
mà hỗn hợp khí nặng hơn He
⇒Mkhí>MHe
⇒49,4/(13−1,8x)>4
⇔49,4>4(13−1,8x)
⇔−2,6>−7,2x
⇔0,361<x⇔0,361<x
Vậy hiệu suất phản ứng : 36,11%<x<100%