Bài tập điều chế NH3

  BÀI TẬP PHẢN ỨNG ĐIỀU CHẾ NH₃

Phản ứng tổng hợp , phân hủy NH3
PTPU : N₂+3H₂ ⇋ 2NH₃
- Hằng số của PƯ thuận 

PP giải : 
Bước 1 : Tính tỉ lệ mol của N₂ và H₂ trong hỗn hợp ( nếu đề cho biết khối lượng mol TB của chúng). Từ đó suy ra số mol hoặc thể tích của N₂ và H₂ tham gia PƯ . Nếu đề không cho số mol hay thể tích thì ta tự chọn lượng chất PƯ bằng đúng tỉ lệ mol của N₂ va H₂
Bước 2 : Căn cứ vào tỉ lệ mol của N₂ và H₂ để xác định hiệu suất xem hiệu suất tính theo chất nào ( tính theo chất thiếu ) . Viết PTPU căn cứ vào PT suy ra số mol các chất đã tham gia PƯ 
Bước 3 : Tính tổng số mol hoặc thể tích trước và sau PƯ . Lập biểu thức liên quan giữa sô mol khí, áp suất và nhiệt độ trước và sau PƯ => các kết quả mà đề bài yêu cầu
 
VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1 : Trong một bình kín chứa 10 lít nito và 10 lít Hidro ở nhiệt đô 0^o C và 10atm. Sau khi PƯ tổng hợp NH₃, lại đưa bình về 0^oC. Biết rằng có 60% Hidro tham gia PƯ , áp suất trong bình sau PƯ là :
A. 1010 atm      B. 88 atm      C. 99 atm        D. 8,58,5 atm

Hướng dẫn giải

N₂+3H₂ ⇋ 2NH₃
Theo PT tổng hợp NH₃ thì  n_H2/n_N2 = 3/1
Thể tích H₂ PƯ là 66 lit => V_N2 = 22 lit .

Tổng thể tích khí PƯ là 88 lit .

Sau PƯ thể tích khí giảm băng 1/2thể tích khí PƯ 
=> V_giảm= 44 lit 
=> V_sauPƯ = 10+10−4 = 16 lit 
= =  =>  =  => p = 8atm
=> Đáp án B

Ví dụ 2 : Một bình kín có thể tích là 0,5 lit chứa 0,5mol H₂ và 0,50,5 mol N₂ , ở nhiệt độ t^o C . Khi ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol NH₃ tạo thành . Hằng số cân bằng Kc của PƯ tổng hợp NH₃ là 
A. 1,278                     B. 3,125                     C. 4,125                     D. 6,75

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ban đầu ta thấy [H₂] = [N₂] = 1M
Thực hiện PƯ tổng hợp NH₃ đến thời điểm cân bằng [NH₃] = 0,4 M
            N₂          +          3H₂       ⇋         2NH₃     (11)
bđ :     1                      1                      0
pư        0,2                   0,6                   0,4
sau      0,8                   0,4                   0,4
Theo (11) tại thời điểm cân bằng [N₂] = 0,8, [H₂] = 0,4M , [NH₃] = 0,4M

=> Đáp án B

Ví dụ  3: Cho hỗn hợp khí N₂, H₂ và NH₃ có tỉ khối so với H₂ là 8. Dẫn hỗn hợp đi qua dd H₂SO₄ đặc dư thì thể tích khí còn lại một nửa. Thành phần phần % theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp lần lượt là : 
A. 25% H₂, 25% N₂, 50% NH₃ 
B. 50% H₂, 25% N₂, 25% NH₃  
C. 25% H₂, 50% N₂, 25% NH₃
D. 30%N₂, 20%H₂, 50% NH₃ 

Hướng dẫn giải

NH₃ bị hấp thụ bởi H₂SO₄
3NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄
Lấy 1 mol hỗn hợp
=> n_NH3 = 0.5 
n_H2=x; n_N2 = y 
x +y = 0.5 
2x + 28y = 8 . 2 -17 . 0.5 
=> x=y=0.25 
%NH₃ = 50% 
%N₂=%H2 = 25% 
= > ĐÁP ÁN A
Ví dụ 4: Điều chế NH₃ từ đơn chất. Thể tích NH₃ tạo ra là 67,2lit. Biết hiệu suất phản ứng là 25%. Thể tích N₂ (lit) cần là: 
A. 13,44                                 B. 134,4

C. 403,2                                 D. Tất cả đều sai 

Hướng dẫn giải

N₂ → 2NH₃
V_N2 = 67,2/2 . 0,25 = 134,4
=> ĐÁP ÁN B
Ví dụ 5:  Cho NH₃ tác dụng với khí clo cần điều kiện gì: 
A. Đun nóng nhẹ 
B. Đun nóng ở nhiệt độ cao 
C. ở điều kiện thường
D. nhiệt độ và xúc tác 
ĐÁP ÁN C
Ví dụ 6: Cho PTHH : N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ Khi giảm thể tích của hệ thì cân bằng trên sẽ 
A. chuyển dịch theo chiều thuận. 
B. không thay đổi. 
C. chuyển dịch theo chiều nghịch. 
D. không xác định được. 
=> ĐÁP ÁN A
( giảm thể tích ----> tăng áp suất ---> cân bằng chuyển theo chiều giảm số phân tử khí)
Ví dụ 7: Hiệu suất của phản ứng giữa N₂ và H₂ tạo thành NH₃ tăng nếu 
A. giảm áp suất, tăng nhiệt độ. 
B. giảm áp suất, giảm nhiệt độ. 
C. tăng áp suất, tăng nhiệt độ. 
D. tăng áp suất, giảm nhiệt độ. 
=> ĐÁP ÁN D
( PU tổng hợp NH₃ là phản ứng giảm số mol khí và tỏa nhiệt)
Ví dụ 8: Chất có thể dùng để làm khô khí NH₃ là 
A. H₂SO₄ đặc. 
C. CaO. 
B. CuSO₄ khan. 
D. P₂O₅. 
=>  ĐÁP ÁN C
Ví dụ 9: Hiện tượng quan sát được (tại vị trí chứa CuO) khi dẫn khí NH₃ đi qua ống đựng bột CuO nung nóng là 
A. CuO từ màu đen chuyển sang màu trắng. 
B. CuO không thay đổi màu. 
C. CuO từ màu đen chuyển sang màu đỏ. 
D. CuO từ màu đen chuyển sang màu xanh 
=> ĐÁP ÁN C
Ví dụ 10: Để điều chế 4 lít NH₃ từ N₂ và H₂ với hiệu suất 50% thì thể tích H₂ cần dùng ở cùng điều kiện là bao nhiêu ? 
A. 4 lít                        B. 6 lít                                    C. 8 lít                        D. 12 lít 
=> ĐÁP ÁN D
Ví dụ 11: Cho 4 lít N2 và 14 lít H2 vào bình phản ứng, hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích bằng 16,4 lít (thể tích các khí được đo ở cùng điều kiện). Hiệu suất phản ứng là 
A. 50% B. 30% C. 20% D. 40% 

Hướng dẫn giải

V giảm = 18 -16,4 = 1,6 → V_{N2 phản ứng} = 0,8
---> H = (0,8/4) . 100 = 20%
ĐÁP ÁN C
Ví dụ 12: Dẫn 1,344 lít NH₃ vào bình chứa 0,672 lít Cl₂. 
a) Tính thành phần % theo thể tích của hỗn hợp khí sau phản ứng. 
b) Tính khối lượng của muối NH₄Cl được tạo ra. Biết thể tích các khí được đo ở đktc. 

Hướng dẫn giải

nNH3 = 0,06 mol; n Cl2 = 0,03

2NH₃ + 3Cl₂ -→6HCl + N₂
0,02 0.03----->0,06---> 0.01
NH₃ còn thừa (0,04) mol có phản ứng:
NH₃ + HCl ---->NH₄Cl
0,04--->0,04----->0,04
---> sau phản ứng có các chất phí là:
HCl = 0,02 mol và N₂ = 0,01 mol
mNH4Cl = 0,04 . 53,5 = 2,14 g

Ví dụ 13:  Cho hỗn hợp N₂ và H₂ vào bình phản ứng có nhiệt độ không đổi. Sau thời gian phản ứng, áp suất khí trong bình giảm 5% so với áp suất ban đầu. Biết ti lệ số mol của nitơ đã phản ứng là 10%. Thành phần phần trăm về số mol của N₂ và H₂ trong hỗn hợp đầu là: 
A. 15% và 85%                                 B. 82,35% và 77,5%

C. 25% và 75%                                 D. 22,5% và 77,5%. 

Hướng dẫn giải

Giả sử có 1 mol hỗn hợp đầu. Gọi x và y (mol) lần lượt là số mol của N₂ và H₂ trong 1 mol hỗn hợp đầu 
Gọi n₁, P₁ và n2, P₂ lần lượt là số mol hỗn hợp khí + áp suất trong bình ban đầu và lúc sau 
---> n₁ = x + y = 1 (1) 
Bình kín ----> đẳng tích, nhiệt độ không đổi ---> đẳng nhiệt 
----> n₁ / n₂ = P₁ / P₂ ( tỉ lệ áp suất = tỉ lệ sớ mol) 
Áp suất khí trong bình giảm 5% so với áp suất ban đầu ---> P₁ / P₂ = 20 / 19 
---> n₁ / n₂ = 20 / 19 (2) 
Số mol của nito đã phản ứng là 10% ---> N₂ pứ 0,1x mol 
Phương trình: N₂ + 3H₂ → 2NH₃ 
Trước: -----------x-------y---------0 
Pứ: -------------0,1x---0,3x-----0,2x 
Sau: n _N2 = 0,9x ; n _H2 = y - 0,3x ; n _NH3 = 0,2x 
---> n₂ = 0,9x + y - 0,3x + 0,2x 
---> n₂ = 0,8x + y (3) 
Từ (1) (2) & (3) ta có: 
(x + y) / (0,8x + y) = 20 / 19 
---> 3x - y = 0 (4) 
Giải hệ (1) & (4) cho ta: x = 0,25 mol và y = 0,75 mol 
Thành phần phần trăm về số mol của N₂ và H₂ trong hỗn hợp đầu là

 %N₂ = 25% và %H₂ = 75%