Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp theo quá trình Haber (còn được gọi là quá trình Haber – Bosch). Phương trình hóa học của phản ứng diễn ra như sau: N 2 ( g )   + Ȁ
25/25
Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp theo quá trình Haber (còn được gọi là quá trình Haber – Bosch). Phương trình hóa học của phản ứng diễn ra như sau:
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ⇌ 2 N H 3 ( g ) Δ r H 2 9 8 o = − 9 1 , 8 k J
Quá trình Haber được thực hiện như sau:
- Hỗn hợp nitrogen và hydrogen (tỉ lệ mol 1 : 3) được nén ở áp suất cao và đưa vào tháp tổng hợp ammonia trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và chất xúc tác thích hợp.
- Hỗn hợp khí đi ra từ tháp tổng hợp gồm N 2 , H 2 và N H 3 được dẫn đến tháp làm lạnh. Ở đây, N H 3 hóa lỏng và được tách riêng, còn hỗn hợp N 2 và H 2 chưa phản ứng được đưa trở lại tháp tổng hợp.
Thực hiện phản ứng tổng hợp ammonia từ N 2 và H 2 với hiệu suất h%, thu được hỗn hợp X chứa 10% N H 3 (về thể tích). Cho X tác dụng với CuO dư, nung nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y (gồm khí và hơi) và hỗn hợp rắn Z có khối lượng giảm đi so với khối lượng CuO ban đầu là 12,8 gam. Làm lạnh Y, còn 7,437 lít khí (đkc) không bị ngưng tụ. Giá trị của h là
18,75%.
18,57%.
81,25%.
16,67%.
{ N 2 H 2 → X { N H 3 N 2 H 2 
Y { N 2 H 2 O 
N2.
Sau khi ngưng tụ còn lại khí N2 ⟹ n N 2 = 0,3 mol = n N 2 (ban đầu).
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
3CuO + 2NH3 → t o 3Cu + N2 + 3H2O
CuO + H2 → t o Cu + H2O
mchất rắn giảm = mO phản ứng = 12,8 gam ⟹ nO phản ứng = 0,8 mol.
Bảo toàn electron toàn bộ quá trình: 2 n H 2 (ban đầu) = 2nO phản ứng ⟹ n H 2 (ban đầu) = 0,8 (mol).
Ta thấy: n N 2 1 > n H 2 3 ⟹ Hiệu suất tính theo H2.
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
Ban đầu: 0,3 0,8 (mol)
Phản ứng: x 3x 2x (mol)
Sau: (0,3 − x) (0,8 − 3x) 2x (mol)
⟹ nSau = (0,3 − x) + (0,8 − 3x) + 2x = 1,1 − 2x (mol)
Mà % V N H 3 = 10% ⟹ 2 x 1 , 1 − 2 x = 1,1 ⟹ x = 0,05.
H % = 3 . 0 , 0 5 0 , 8 . 1 0 0 % = 1 8 , 7 5 % .
Chọn A.