Nung nóng hỗn hợp gồm 0,5 mol N₂ và 1,5 mol H₂ trong bình kín (có xúc tác) rồi đưa về nhiệt độ t^oC thấy áp suất trong bình lúc này là P₁. Sau đó cho một lượng dư H₂SO₄ đặc vào bình (nhiệt độ lúc này trong bình là t⁰C) đến khi áp suất ổn định thì thấy áp suất trong bình lúc này là P₂ (P₁= 1,75P₂). Hiệu suất tổng hợp NH₃ là:

Đáp án D

Ta có số mol khí ban đầu là n = 0,5 + 1,5 = 2 (mol) Vì có nH23=nN21  nên hiệu suất phản ứng tính theo N₂ hoặc H₂

Gọi x là số mol N₂ phản ứng. Ta có: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ x       3x        2x (mol) Số mol N₂ còn lại là: (0,5 - x) (mol) Số mol H₂ còn lại là: (1,5 - 3x) (mol) Số mol NH₃ sinh ra là: 2x (mol) => Số mol ở áp suất P₁ là n₁ = (0,5 - x) + (1,5 - 3x) + 2x = (2 - 2x) (mol) Áp dụng công thức n = PV/RT Do phản ứng trong bình có thể tích V không đổi , sau phản ứng đưa về nhiệt độ t°C ban đầu nên: P₂/P₁ = n₂/n₁ = số mol sau phản ứng / số mol trước phản ứng (*) H₂SO₄ hấp thụ hoàn toàn NH₃ theo PT:

2NH₃+ H₂SO₄→ (NH₄)₂SO₄  

nên khí sau phản ứng chỉ có N₂ và H₂ với tổng số mol là:n₂ = (0,5 - x) + (1,5 - 3x) = 2 - 4x Thay vào (*) P₂/P₁ = (2 - 2x) / (0,2 - 4x) => P₂ .(2 - 4x) = (2 - 2x)P₁ Do P₁=1,75P₂ => P₂.(2 - 4x) = (2 - 2x).1,75P₂ => x = 0,3 (mol) Hiệu suất phản ứng là: H% = (0,3/0,5).100% = 60 %