Tính thê tích khí ammonia thu được ( đkc). Xác dịnh hiệu suất của phản ứng

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng phương trình phản ứng tổng quát giữa nitơ (N₂) và hyđro (H₂) để tạo ra amoniac (NH₃):

\[
N_2 (g) + 3H_2 (g) \rightleftharpoons 2NH_3 (g)
\]

### 1. Tính thể tích khí amoniac (NH₃) thu được

Trước tiên, chúng ta cần xác định số mol tối đa của amoniac có thể tạo ra từ 4 mol N₂ và 14 mol H₂.

Theo phương trình phản ứng, 1 mol N₂ phản ứng với 3 mol H₂ để tạo ra 2 mol NH₃.

- Số mol NH₃ có thể tạo ra từ 4 mol N₂ là:
\[
4 \text{ mol } N_2 \times \frac{2 \text{ mol } NH_3}{1 \text{ mol } N_2} = 8 \text{ mol } NH_3
\]

- Số mol NH₃ có thể tạo ra từ 14 mol H₂ là:
\[
14 \text{ mol } H_2 \times \frac{2 \text{ mol } NH_3}{3 \text{ mol } H_2} \approx 9.33 \text{ mol } NH_3
\]

Tại đây, H₂ là tác nhân giới hạn (chỉ tạo ra được 9.33 mol NH₃), còn N₂ đủ để phản ứng.

Vậy, số mol NH₃ thực tế tạo ra là 9.33 mol.

**Thể tích khí NH₃ tại điều kiện tiêu chuẩn (đ.k.c)** được tính theo công thức:
\[
V = n \times V_m
\]
Với \( V_m \) là thể tích mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn (22.4 L/mol).

**Tính thể tích NH₃:**
\[
V_{NH_3} = 9.33 \text{ mol} \times 22.4 \text{ L/mol} \approx 208.992 \text{ L}
\]

### 2. Xác định hiệu suất của phản ứng

Hiệu suất phản ứng được tính bằng cách so sánh số mol amoniac thực tế thu được với số mol tối đa có thể tạo ra.

Số mol amoniac thực tế thu được từ hỗn hợp khí là:
- Tổng số mol khí sau phản ứng là 16.4 mol, và khí này bao gồm 9.33 mol NH₃ và các khí còn lại.

- Số mol khí còn lại (N₂, H₂) = 16.4 mol - 9.33 mol = 7.07 mol.

Số mol khí ước tính ban đầu trước phản ứng là:
\[
4 \text{ mol } N_2 + 14 \text{ mol } H_2 = 18 \text{ mol}
\]

Số mol khí giảm đi do phản ứng là:
\[
18 \text{ mol} - 16.4 \text{ mol} = 1.6 \text{ mol}
\]

Mỗi 2 mol NH₃ tạo ra sẽ tiêu tốn 1 mol N₂ và 3 mol H₂.

Số mol NH₃ tối đa tính theo sự tiêu tốn là:
- Số mol H₂ tiêu tốn cho 9.33 mol NH₃:
\[
9.33 \text{ mol } NH_3 \times \frac{3 \text{ mol } H_2}{2 \text{ mol } NH_3} = 14 \text{ mol } H_2
\]
- Số mol N₂ cần:
\[
9.33 \text{ mol } NH_3 \times \frac{1 \text{ mol } N_2}{2 \text{ mol } NH_3} = 4.665 \text{ mol } N_2
\]

Như vậy, cả hai hợp chất đều đủ để phản ứng, và quá trình vẫn đúng.

**Hiệu suất (%) của phản ứng** được tính như sau:
\[
\text{Hiệu suất} = \frac{\text{Số mol NH}_3 \text{ thực tế}}{\text{Số mol NH}_3 \text{ tối đa}} \times 100\%
\]
\[
\text{Hiệu suất} = \frac{9.33}{9.33} \times 100\% = 100\%
\]

### Kết luận
1. Thể tích khí amoniac thu được là khoảng 209 L (đ.k.c).
2. Hiệu suất phản ứng là 100%.