Bài 4.24 trang 15, 16, 17, 18 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Cho cân bằng ở 1 650 °C: \({{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower....

Cho cân bằng ở 1 650 °C: ${{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}2{\rm{NO}}\left( g \right){\rm{ }}{{\rm{K}}_{\rm{C}}} = {4.10^{ - 4}}$

Thực hiện phản ứng trên với một hỗn hợp nitrogen và oxygen có tỉ lệ mol tương ứng là 4 : 1. Tính hiệu suất của phản ứng khi hệ cân bằng ở 1 650 °C.

Tính nồng độ của O₂ phản ứng rồi tính hiệu suất theo O₂. Với tỉ lệ mol giữa N₂ và O₂ là 4 : 1, N₂ bị dư nên ta tính hiệu suất theo O₂.

Hỗn hợp nitrogen và oxygen có tỉ lệ mol tương ứng là 4 : 1.

Chọn ${{\rm{C}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = {\rm{ 4 (M); }}{{\rm{C}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 1{\rm{ }}({\rm{M}})$

Gọi x (M) là nồng độ mol của O₂ phản ứng.

${{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( g \right){\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{O}}_2}\left( g \right){\rm{ }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}2{\rm{NO}}\left( g \right){\rm{ }}\left( 1 \right)$

Ban đầu (M): 4 1 0

Phản ứng (M): x → x → 2x

Cân bằng (M): 4 - x 1 – x 2x

Ở 1650 °C, ta có: ${{\rm{K}}_{\rm{C}}} = {4.10^{ - 4}}$

$\begin{array}{l} \Leftrightarrow \frac{{{{{\rm{[NO]}}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{[}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{][}}{{\rm{O}}_2}{\rm{]}}}} = {4.10^{ - 4}}\\ \Leftrightarrow \frac{{{{{\rm{(2x)}}}^2}}}{{(4 - {\rm{x}})(1 - {\rm{x}})}} = {4.10^{ - 4}}\\ \Rightarrow {\rm{x}} \approx 0,0{\rm{2 (M)}}\end{array}$

$\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{C}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{p/u}}}} = {\rm{x}} = 0,02{\rm{ }}({\rm{M}})\\ \Rightarrow {\rm{H}} = \frac{{{{\rm{C}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{p/u}}}}}}{{{{\rm{C}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{bd}}}}}} \times 100\% = \frac{{0,02}}{1} \times 100\% = 2\% \end{array}$