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 toC 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:

Ta có số mol khí ban đầu là

n = 0,5 + 1,5 = 2 (mol)

Vì có   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:

P2P1=n2n1 = số mol sau phản ứngsố 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 (*)

P2P1=(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 %

Đáp án D