Đề bài
Trong quá trình tổng hợp amoniac, áp suất trong bình phản ứng giảm đi 10,0% so với áp suất lúc đầu. Biết nhiệt độ của bình phản ứng được giữ không đổi trước và sau phản ứng. Hãy xác định thành phần phần trăm thể tích của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng, nếu trong hỗn hợp đầu lượng nitơ và hiđro được lấy theo hệ số tỉ lượng.
Lời giải chi tiết
Xét hỗn hợp ban đầu gồm 1 mol \({N_2}\) và 3 mol \({H_2}\). Đặt số mol \({N_2}\) tham gia phản ứng là x mol
\({N_2} + 3{H_2} \to 2N{H_3}\)
Trước phản ứng: 1 3 0
Phản ứng: x 3x 2x
Sau pahnr ứng: (1-x) (3-3x) 2x
Áp suất của hệ lúc đầu là \({P_1} = 10P\) , theo đề bài áp suất giảm 10% \( \Rightarrow \) áp suất của hệ lúc sau là \({P_2} = 9P\).
Trước phản ứng ta có \({P_1}{V_1} = {n_1}R{T_1}\) (1)
Sau phản ứng ta có \({P_2}{V_2} = {n_2}R{T_2}\) (2)
Bình kín và nhiệt độ không đổi, lấy (1) chia (2) ta được
\(\frac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}} \Rightarrow \frac{{10P}}{{9P}} = \frac{{1 + 3}}{{(1 - x) + (3 - 3x) + 2x}} \Rightarrow x = 0,2\)
Hỗn hợp khí thu được sau phản ứng: \(N{H_3}\) 0,4 mol; \({N_2}\) dư 0,8 mol; \({H_2}\) dư 2,4 mol.
Thành phần phần trăm thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp sau phản ứng.
\(\% {V_{N{H_3}}} = \% {n_{N{H_3}}} = \frac{{0,4}}{{(0,4 + 0,8 + 2,4)}}.100\% = 11,11\% \)
\(\% {V_{{N_2}}} = \% {n_{{N_2}}} = \frac{{0,8}}{{(0,4 + 0,8 + 2,4)}}.100\% = 22,22\% \)
\(\% {V_{{H_2}}} = \% {n_{{H_2}}} = \frac{{2,4}}{{(0,4 + 0,8 + 2,4)}}.100\% = 66,67\% \)
