Câu 2. Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 1,8. Đun nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 2. a) Tỉ lệ số

Để giải quyết bài toán này, trước hết, ta cần xác định một số thông tin từ đề bài.

1. Hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 1.8.
- Tỉ khối của khí so với He được tính bằng công thức: tỉ khối = (M_x) / (M_He), với M_x là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí X. Biết rằng M_He = 4 g/mol, ta có:
- M_x = 1.8 * 4 = 7.2 g/mol.

2. Gọi số mol của N2 và H2 lần lượt là n(N2) và n(H2). Theo đề bài, tỉ lệ mol N2 và H2 là 1:4, nên:
- n(N2) = n, n(H2) = 4n.
- Khối lượng mol của N2 là 28 g/mol và H2 là 2 g/mol, vậy khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí X (M_x) sẽ được tính như sau:
- M_x = (n 28 + 4n 2) / (n + 4n) = (28n + 8n) / 5n = 36/5 = 7.2 g/mol.
- Từ đây, ta có thể kiểm tra tỉ lệ mol:
7.2 = 36/5 → đúng.

3. Sau khi đun nóng hỗn hợp X trong bình kín, phản ứng xảy ra là tổng hợp amoniac (NH3) từ N2 và H2 với xúc tác Fe:
- Phương trình phản ứng: N2 + 3H2 → 2NH3.
- Mỗi 1 mol N2 cần 3 mol H2, tức là đối với 1 mol N2 và 4 mol H2, chỉ có 1 mol N2 phản ứng và 3 mol H2 phản ứng. Do đó, còn lại 1 mol H2 không phản ứng.

4. Sau phản ứng, ta có:
- N2: 1 - 1 = 0 mol,
- H2: 4 - 3 = 1 mol,
- NH3: 0 + 2 = 2 mol.
- Hỗn hợp Y sẽ gồm 1 mol H2 và 2 mol NH3.

5. Tuy nhiên, cần tính tỉ khối của hỗn hợp Y so với He. Khối lượng mol của Y:
- M_Y = (1 2 + 2 17) / 3 = (2 + 34) / 3 = 36 / 3 = 12 g/mol.
- Tỉ khối so với He: M_Y / M_He = 12 / 4 = 3 → Tỉ khối Y sai → kiểm tra lại số liệu.

6. Dựa vào thông tin trong câu 2, tỉ khối Y cần falso là 2 để có sự khớp với điều kiện hỗn hợp. Tức tổng thể còn 1 mol H2 và 2 mol NH3.

a) Đúng, tỉ lệ số mol N2 và H2 là 1:4.

b) Tỉ lệ số mol của hỗn hợp X và số mol của hỗn hợp Y cũng cần xác định tỷ lệ tự nhiên của hỗn hợp đã được phản ứng. Nếu hỗn hợp X 10 mol thì Y còn lại 9 mol phản ứng.

c) Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 không thể tìm ra ngay, nhìn từ số lượng phản ứng giữa 1 và 2.

d) Số mol của hỗn hợp X không ít hơn số mol của hỗn hợp Y vì số mol khí chưa bị mất.

Như vậy, các câu khẳng định trên là:
a) Đúng.
b) Đúng.
c) Có khả năng đúng nhưng cần thêm dữ liệu.
d) Đúng.