VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Tính hiệu suất phản ứng, nồng độ dung dịch các chất, hằng số cân bằng, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.
Nội dung bài viết Tính hiệu suất phản ứng, nồng độ dung dịch các chất, hằng số cân bằng:
65. a) Trong một bình kín dung tích 56 lít chứa N2 và H2 theo tỉ lệ thể tích 1:4, ở O độ C và 200 atm và một ít chất xúc tác (thể tích chất xúc tác bột Fe rắn không đáng kể). Nung nóng bình một thời gian sau đó đưa nhiệt độ về O độ C thấy áp suất trong bình giảm 10% so với áp suất ban đầu. Tính hiệu suất phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3. b) Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch Z và còn lại 1,46 gam kim loại.
(1) Viết các phương trình phản ứng xảy ra. (2) Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO3. (3) Tính khối lượng muối trong dung dịch Z1. (Trích đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng năm 2002 khối A) Giải a) Tổng số mol N2 và H2 có trong bình lúc ban đầu. Trong đó số mol N2 ban đầu 100 mol và số mol H2 ban đầu: 500.4/5 = 400 mol. Áp suất trong bình kín sau phản ứng 200.90/100 = 180 atm.
Ở cùng một bình kín, cùng nhiệt độ thì áp suất tỉ lệ thuận với số mol khí chứa trong bình. Nên ta có tổng số mol các khí trong bình sau phản ứng là: 200 atm – 500 mol 180 atm → y mol y = 450 mol. Ban đầu. Phản ứng. Cân bằng sau phản ứng: (100 – x) (400 – 3x) 2x Có phương trình: (100 – x) + (400 – 3x) + 2x = 450. Giải phương trình: x = 25 mol. Vậy hiệu suất tính theo N là chất có thể phản ứng hết 25%.
b) Cách 1. Gọi số mol Fe tham gia phản ứng với HNO3 ở (1) là x, số mol Fe3O4 tham gia phản ứng với HNO3 ở (2) là y. Phản ứng xảy ra hoàn toàn và sau cùng còn dư kim loại nên HNO3 đã phản ứng hết. Do xảy ra phản ứng (3) nên dung dịch Z là dung dịch Fe(NO3)2. Số mol Fe phản ứng ở (3). Theo (1), (2) và đầu bài ta có: nNO = x + y/3 = 0,1. 2) Giải hệ phương trình (I), (II) ta được. Cách 2. Ba phản ứng (1), (2), (3) như trên. Đặt x, y là số mol Fe và Fe3O4 đã phản ứng. Ta có hệ phương trình.
66. Cho một bình kín dung tích 112 lít trong đó chứa N2 và H2 theo tỉ lệ thể tích 1:4 ở 0°C và áp suất 200atm với một ít chất xúc tác thích hợp. Nung nóng bình một thời gian, sau đó đưa nhiệt độ về 0°C thấy áp suất trong bình giảm 10% so với áp suất ban đầu. a) Tính hiệu suất phản ứng điều chế NH3. b) Nếu lấy 12,5% lượng NH3 tạo thành có thể điều chế được bao nhiêu lít dung dịch NH3 25% (d = 0,907g/ml)? c) Nếu lấy 50% lượng NH3 tạo thành có thể điều chế được bao nhiêu lít HNO3 67% (d = 1,40g/ml), biết hiệu suất quá trình điều chế HNO3 là 80%. d) Lấy một thể tích dung dịch HNO3 67% ở trên pha loãng bằng nước được dung dịch mới, dung dịch này hòa tan vừa đủ 9 gam Al và giải phóng hỗn hợp khí NO và N2O có tỉ khối so với H2 là 16,75. Tính thể tích dung dịch HNO3 67% đã dùng. (Đề thi tuyển sinh vào trường Đại học Dược Hà Nội năm 1999).
Giải: a) Tính hiệu suất phản ứng điều chế NH3. Phương trình phản ứng điều chế NH: N2 + 3H2 = 2NH3 (1) Gọi n là tổng số mol N2 và H2, ta có: n = 1000 mol. Vì tỉ lệ thể tích là 1 : 4 nên số mol: ny = 800 mol. Gọi x là số mol N2 đã phản ứng = số mol N2 còn lại 200 – x, số mol H2 đã phản ứng là 3x và số mol H2 còn lại là 800 – 3x. Số mol NH3 tạo thành là 2x. Tỉ lệ số mol trước và sau phản ứng bằng tỉ lệ áp suất: (200 – x) + (800 – 3x) + 2x. Giải phương trình, ta có: x = 50 mol Số mol NH3 được tạo thành là 2x = 100 mol Hiệu suất phản ứng: 5% = 2.100% = 25%.
b) 12,5% lượng NH3 điều chế được tương ứng: 100 x 12,5% = 12,5 mol Gọi K là thể tích dung dịch NH3 25% c) Theo sơ đồ điều chế HNO3: NH3 + NO + NO2 + HNO3 Cứ 1 mol NH3 + 0,8 mol HNO3 (vì hiệu suất 80%) 50% lượng NH3 điều chế được tương ứng 50 mol. Theo (2), ta thu được 40 mol HNO3. Gọi M là thể tích dung dịch HNO3 67% d) KLPTTB của hỗn hợp khí NO và NO2 là: M = 16,75 x 2 = 33,5. Gọi x là số mol N2O trong 1 mol hỗn hợp, số mol NO là 1 – x.
67. Một hỗn hợp gồm 8 mol N2 và 14 mol H2 được nạp vào một bình kín có dung tích 4 lít và giữ ở nhiệt độ không đổi. Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng áp suất sau cùng bằng 10/11 áp suất lúc đầu. Tính Kcb và hiệu suất phản ứng. Giải pV = nRT. Bình kín vậy V không đổi. Theo đầu bài số mol hỗn hợp đầu là 22 mol. Sau phản ứng số mol khí mất đi 2 mol. Số mol N2 tham gia phản ứng: 1 mol còn 7 mol Số mol H2 tham gia phản ứng: 3 mol còn 11 mol Số mol NH3 mới sinh: 2 mol.