Giải Câu 4.4 Bài 4. Ammonia và một số hợp chất ammonium (trang 18, 19, 20, 21) – SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo. Tham khảo: NH3 (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Brosted – Lowry.
Câu hỏi/Đề bài:
Cho hỗn hợp khí (X) gồm N2, H2, NH3 có tỉ khối so với khí hydrogen là 8. Dẫn hỗn hợp khí (X) đi qua dung dịch H2SO4 đặc, dư thì thể tích khí còn lại một nửa. Thành phần % theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp (X) lần lượt là
A. 25% N2, 25% H2 và 50% NH3.
B. 25% N2, 50% H2 và 25% NH3.
C. 50% N2, 25% H2 và 25% NH3.
D. 20% N2, 30% H2 và 50% NH3.
Hướng dẫn:
NH3 (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Brosted – Lowry. Do đó khi ammonia có phản ứng với dung dịch H2SO4.
Trong cùng một điều kiện, tỉ lệ mol bằng tỉ lệ thể tích.
Lời giải:
Giả sử tổng số mol của hỗn hợp X là 1 mol.
Ta có: NH3 phản ứng với H2SO4 đặc, do đó sau khi dẫn hỗn hợp khí (X) đi qua dung dịch H2SO4 đặc, còn lại khí N2, H2.
\[ \Rightarrow \% {{\rm{V}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}} = 50\% \]
\[ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}}} = 50\% {{\rm{n}}_{\rm{X}}} = 0,5 \times 1 = 0,5{\rm{ (mol)}}\]
Ta có: \[{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + }}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + }}{{\rm{n}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ = }}{{\rm{n}}_{\rm{X}}}\]
\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + }}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = {{\rm{n}}_{\rm{X}}} – {{\rm{n}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}}\\{\rm{ = 1}} – {\rm{0,5 = 0,5 (mol) (1)}}\end{array}\]
Ta có: \[{{\rm{d}}_{{\raise0.7ex\hbox{${\rm{X}}$} \!\mathord{\left/
{\vphantom {{\rm{X}} {{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}}\right.\kern-\nulldelimiterspace}
\!\lower0.7ex\hbox{${{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}$}}}}{\rm{ = 8}}\]
\[ \Leftrightarrow \frac{{{{\rm{M}}_{\rm{X}}}}}{{{{\rm{M}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}}}{\rm{ = 8}} \Rightarrow {{\rm{M}}_{\rm{X}}} = 8 \times {{\rm{M}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = 8 \times 2 = 16{\rm{ (amu)}}\]
Ta lại có: \[{{\rm{m}}_{\rm{X}}} = {{\rm{n}}_{\rm{X}}} \times {{\rm{M}}_{\rm{X}}}\]
\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow {{\rm{m}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ = }}{{\rm{n}}_{\rm{X}}} \times {{\rm{M}}_{\rm{X}}}\\ \Leftrightarrow 28{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + 2}}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + 17}} \times {\rm{0,5 = 1}} \times {\rm{16}}\\ \Leftrightarrow 28{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ + 2}}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = 7,5{\rm{ (2)}}\end{array}\]
Giải hệ phương trình gồm (1) và (2): \[{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ = }}{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ = 0,25 (mol)}}\]
\[ \Rightarrow {\rm{\% }}{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ = \% }}{{\rm{V}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ = }}\frac{{0,25}}{1} \times 100\% = 25\% \]
→ Chọn A.