Người ta tổng  hợp NH₃ theo phương trình phản ứng sau: \({N_2}(g) + 3{H_2}(g) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2N{H_3}(g)\). Cho hỗn hợp X gồm H₂ và N₂ vào bình kín trong điều kiện nhiệt độ và xúc tác thích hợp thu được khí Y. Biết tỷ khối của X/H₂ = 3,6 và tỉ khối của Y/H₂ =4

a) Tính % thể tích các khí trong hỗn hợp X

b) Tính hiệu suất của phản ứng

Giả sử ban đầu có: n _{hỗn hợp} = 1 mol

Gọi n _N2 = a mol; n _H2 = b mol

Ta có: a + b = 1 mol

Vì \(\begin{array}{l}{d_{X/H2}} = \frac{{MX}}{{{M_{H2}}}} = 3,6 \to {M_X} = 3,6.2 = 7,2\\{m_X} = 1.7,2 = 7,2g\\ \to \left\{ \begin{array}{l}a + b = 1\\28a + 2b = 7,2\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,2\\b = 0,8\end{array} \right.\\\% {N_2} = 20\% ;\% {H_2} = 80\% \end{array}\)

b)

                              \(\begin{array}{l}{d_{Y{/_{H2}}}} = \frac{{{M_Y}}}{{{M_{H2}}}} = 4 \to {M_Y} = 2.4 = 8\\{n_Y} = \frac{{7,2}}{8} = 0,9\\{N_2} + 3{H_2} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2N{H_3}\end{array}\)

Trước phản ứng:     0,2     0,8         0

Phản ứng:                 x       3x         2x

Sau phản ứng:     0,2 – x   0,8 – 3x 2x

N_Y = n_N2 + n_H2 + n_NH3 = 0,2 – x + 0,8 – 3x + 2x = 0,9 -> x = 0,05 mol

Y gồm N₂ (0,15 mol); H₂ (0,65 mol); NH₃ (0,1 mol)

\(\% H = \frac{{{n_{N2}}_{p/u}}}{{{n_{N{2_{bd}}}}}}.100 = \frac{{0,05}}{{0,2}}.100 = 25\% \)