VẬN DỤNG
19.24. 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 (binh 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.
Bài Làm:
a) Biểu thức tính tốc độ phản ứng trung bình
v = $ - \frac{\Delta C_{NH_{3}}}{4\Delta t} = - \frac{\Delta C_{O_{2}}}{5\Delta t} = \frac{\Delta C_{NO}}{4\Delta t} = \frac{\Delta C_{H_{2}O}}{6\Delta t}$
b) Trong bình kín, tỉ lệ về nồng độ chính là tỉ lệ về số mol.
Do đó, tốc độ phản ứng có thể được tính thông qua công thức:
v = $ - \frac{\Delta n_{NH_{3}}}{4\Delta t} = - \frac{\Delta n_{O_{2}}}{5\Delta t} = \frac{\Delta n_{NO}}{4\Delta t} = \frac{\Delta n_{H_{2}O}}{6\Delta t}$
Ta có: $n_{H_{2}O}$ = 0,024 mol.
Tốc độ phản ứng trung bình của phản ứng:
v = $\frac{\Delta n_{H_{2}O}}{6\Delta t}$ = $\frac{0,024 - 0}{6.(2,5 - 0)}$ = 1,6.$10^{-3}$(mol/h).
c) Ta có: số mol NH3 ban đầu là 0,025; số mol O2 ban đầu là 0,03 mol.
v = $ - \frac{\Delta n_{NH_{3}}}{4\Delta t} = - \frac{\Delta n_{O_{2}}}{5\Delta t}$ = 1,6.$10^{-3}$ (mol/h).
→ Sau 2,5 giờ, số mol NH3 còn lại là 9.$10^{-3}$ mol ; số mol O2 còn lại là 0,01 mol.