Vận dụng 19.24 trang 53, 54, 55 SBT Hóa 10 - Kết nối tri thức: Trong quá trình tổng hợp nitric acid, có giai đoạn đốt cháy NH3 bằng O2 có xúc tác...

Trong quá trình tổng hợp nitric acid, có giai đoạn đốt cháy NH₃ bằng O₂ có xúc tác. Phản ứng xảy ra trong pha khí như sau:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Trong một thí nghiệm, cho vào bình phản ứng (bình kín) 560 mL khí NH₃ và 672 mL khí O₂ (có xúc tác, các thể tích khí đo ở đktc). Sau khi thực hiện phản ứng 2,5 giờ, thấy có 0,432 g nước tạo thành.

a) Viết biểu thức tính tốc độ trung bình của phản ứng theo các chất tham gia và chất tạo thành trong phản ứng.

b) Tính tốc độ trung bình của phản ứng theo đơn vị mol/h.

c) Tính số mol NH₃ và O₂ sau 2,5 giờ.

Phương pháp giải :

Dựa vào biểu thức tốc độ trung bình của phản ứng:

aA + bB → cC + dD là \(\overline v = - \frac{1}{a}.\frac{{\Delta {C_A}}}{{\Delta t}} = - \frac{1}{b}.\frac{{\Delta {C_B}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{c}.\frac{{\Delta {C_C}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{d}.\frac{{\Delta {C_D}}}{{\Delta t}}\)

Lời giải chi tiết:

a) - Có phản ứng: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

→ Tốc độ phản ứng trung bình là: \(\overline v = - \frac{1}{4}.\frac{{\Delta {C_{N{H_3}}}}}{{\Delta t}} = - \frac{1}{5}.\frac{{\Delta {C_{{O_2}}}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{4}.\frac{{\Delta {C_{NO}}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{6}.\frac{{\Delta {C_{{H_2}O}}}}{{\Delta t}}\)

b) Trong bình kín, tỉ lệ về nồng độ chính là tỉ lệ về số mol.

→ Tốc độ phản ứng trung bình là: \(\overline v = - \frac{1}{4}.\frac{{\Delta {n_{N{H_3}}}}}{{\Delta t}} = - \frac{1}{5}.\frac{{\Delta {n_{{O_2}}}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{4}.\frac{{\Delta {n_{NO}}}}{{\Delta t}} = \frac{1}{6}.\frac{{\Delta {n_{{H_2}O}}}}{{\Delta t}}\)

- Có \({n_{{H_2}O}} = \frac{{0,432}}{{18}} = 0,024\)mol

→ Tốc độ phản ứng trung bình là: \(\overline v = \frac{1}{6}.\frac{{0,024 - 0}}{{2,5}} = 1,{6.10^{ - 3}}(mol/h)\)

c) - Có \({n_{N{H_3}}} = \frac{{0,56}}{{22,4}} = 0,025\)mol và \({n_{{O_2}}} = \frac{{0,672}}{{22,4}} = 0,03\)mol

- Có \(\overline v = - \frac{1}{4}.\frac{{\Delta {n_{N{H_3}}}}}{{\Delta t}} = - \frac{1}{4}.\frac{{{n_{N{H_3}\,sau}} - 0,025}}{{2,5}} = 1,{6.10^{ - 3}}(mol/h)\)” \({n_{N{H_3}\,sau}} = {9.10^{ - 3}}\)mol

- Có \(\overline v = - \frac{1}{5}.\frac{{\Delta {n_{{O_2}}}}}{{\Delta t}} = - \frac{1}{5}.\frac{{{n_{{O_2}\,sau}} - 0,03}}{{2,5}} = 1,{6.10^{ - 3}}(mol/h)\)” \({n_{{O_2}\,sau}} = 0,01\)mol