Ammonia. Muối ammonium – Bài tập có lời giải

Đề chính thức Hoá học 2026 (Bộ GD&ĐT) – mã đề 0302 · Câu 4 Phần III

Một nhà máy sản xuất ammonia theo phương pháp Haber – Bosch. Để thu được nitrogen ( $\ce{N2}$ ) và hydrogen ( $\ce{H2}$ ) từ methane, không khí và nước, các giai đoạn chính được thực hiện như sau:

- Giai đoạn 1: Cho hỗn hợp gồm khí methane và hơi nước với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 qua tháp phản ứng chứa xúc tác ở 900 °C, xảy ra phản ứng sau:

\ce{CH4(g) + H2O(g) <=>[xt, 900 ^\circ C] CO(g) + 3H2(g)}

Hiệu suất chuyển hoá $\ce{CH4}$ ở giai đoạn này là h %.

- Giai đoạn 2: Hỗn hợp thu được sau giai đoạn 1 được trộn với không khí (chứa 80 % $\ce{N2}$ và 20 % $\ce{O2}$ theo thể tích) để oxi hoá hết methane theo phản ứng:

\ce{2CH4(g) + O2(g) ->[xt, t^\circ] 2CO(g) + 4H2(g)}

- Giai đoạn 3: Trộn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 2 với hơi nước dư để oxi hoá hết CO thành $\ce{CO2}$ theo phản ứng:

\ce{CO(g) + H2O(g) ->[t^\circ] CO2(g) + H2(g)}

- Giai đoạn 4: Dẫn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 3 vào tháp hấp thụ để tách $\ce{CO2}$ và hơi nước. Hỗn hợp khí còn lại chỉ gồm $\ce{N2}$ và $\ce{H2}$ với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 được sử dụng để tổng hợp ammonia.

Coi các phản ứng khác trong các giai đoạn từ 1 đến 4 xảy ra không đáng kể. Xác định giá trị của h (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng tới hàng phần mười).

Đáp án: 42,9

Lời giải

Chọn 1 mol $\ce{CH4}$ và 3 mol $\ce{H2O}$ . Gọi x là số mol $\ce{CH4}$ chuyển hoá ở giai đoạn 1 (h = 100x %).

Giai đoạn 1: tạo x mol CO và 3x mol $\ce{H2}$ ; còn (1 – x) mol $\ce{CH4}$ .

Giai đoạn 2: (1 – x) mol $\ce{CH4}$ cần (1 – x)/2 mol $\ce{O2}$ , đi kèm 4 × (1 – x)/2 = 2(1 – x) mol $\ce{N2}$ ; tạo thêm (1 – x) mol CO và 2(1 – x) mol $\ce{H2}$ .

Giai đoạn 3: tổng CO = 1 mol, chuyển thành 1 mol $\ce{H2}$ nữa.

Tổng $\ce{H2}$ = 3x + 2(1 – x) + 1 = x + 3; $\ce{N2}$ = 2(1 – x).

Tỉ lệ $\ce{N2}$ : $\ce{H2}$ = 1 : 3, suy ra x + 3 = 6(1 – x), x = 3/7 ≈ 0,4286, nên h ≈ 42,9 (lượng hơi nước dư không ảnh hưởng đến kết quả).

Đáp số: 42,9.

Đề chính thức Hoá học 2026 (Bộ GD&ĐT) – mã đề 0301 · Câu 3 Phần III

Câu 3.

Một nhà máy sản xuất ammonia theo phương pháp Haber – Bosch. Để thu được nitrogen ( $\ce{N2}$ ) và hydrogen ( $\ce{H2}$ ) từ methane, không khí và nước, các giai đoạn chính được thực hiện như sau:

- Giai đoạn 1: Cho hỗn hợp gồm khí methane và hơi nước với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3,2 qua tháp phản ứng chứa xúc tác ở 900 °C, xảy ra phản ứng sau:

\ce{CH4(g) + H2O(g) <=>[xt, 900 ^\circ C] CO(g) + 3H2(g)}

Hiệu suất chuyển hoá $\ce{CH4}$ ở giai đoạn này là h %.

- Giai đoạn 2: Hỗn hợp thu được sau giai đoạn 1 được trộn với không khí (chứa 80 % $\ce{N2}$ và 20 % $\ce{O2}$ theo thể tích) để oxi hoá hết methane theo phản ứng:

\ce{2CH4(g) + O2(g) ->[xt, t^\circ] 2CO(g) + 4H2(g)}

- Giai đoạn 3: Trộn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 2 với hơi nước dư để oxi hoá hết CO thành $\ce{CO2}$ theo phản ứng:

\ce{CO(g) + H2O(g) ->[t^\circ] CO2(g) + H2(g)}

- Giai đoạn 4: Dẫn hỗn hợp thu được sau giai đoạn 3 vào tháp hấp thụ để tách $\ce{CO2}$ và hơi nước. Hỗn hợp khí còn lại chỉ gồm $\ce{N2}$ và $\ce{H2}$ với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 được sử dụng để tổng hợp ammonia.

Coi các phản ứng khác trong các giai đoạn từ 1 đến 4 xảy ra không đáng kể. Xác định giá trị của h (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng tới hàng phần mười).

Đáp án: 42,9

Lời giải

Chọn 1 mol $\ce{CH4}$ và 3,2 mol $\ce{H2O}$ . Gọi x là số mol $\ce{CH4}$ chuyển hóa ở giai đoạn 1 (h = 100x%).

Giai đoạn 1: tạo x mol CO và 3x mol $\ce{H2}$ ; còn (1 – x) mol $\ce{CH4}$ .

Giai đoạn 2: (1 – x) mol $\ce{CH4}$ cần (1 – x)/2 mol $\ce{O2}$ , đi kèm 4 × (1 – x)/2 = 2(1 – x) mol $\ce{N2}$ ; tạo thêm (1 – x) mol CO và 2(1 – x) mol $\ce{H2}$ .

Giai đoạn 3: tổng CO = 1 mol, chuyển thành 1 mol $\ce{H2}$ nữa.

Tổng $\ce{H2}$ = 3x + 2(1 – x) + 1 = x + 3; $\ce{N2}$ = 2(1 – x).

Tỉ lệ $\ce{N2}$ : $\ce{H2}$ = 1 : 3, suy ra x + 3 = 6(1 – x), x = 3/7 ≈ 0,4286.

h ≈ 42,9.

Đáp án: 42,9.

Cũng có trong 11 mã đề khác

Đề tham khảo Hoá học 2025 (Bộ GD&ĐT) · Câu 8 Phần I

Câu 8.

Trong quá trình trồng trọt, người nông dân được khuyến cáo không bón vôi sống (thành phần chính là CaO) cùng với phân đạm ammonium. Nguyên nhân của khuyến cáo này là

A.
thất thoát đạm vì giải phóng ammonia.
Đáp án
B.
tạo thành hỗn hợp gây cháy nổ.
C.
tạo acid làm ảnh hưởng tới cây trồng.
D.
làm tăng độ chua của đất.

Lời giải

$\mathrm{CaO + H_2O \longrightarrow Ca(OH)_2}$ ; $\mathrm{NH_4^+ + OH^- \longrightarrow NH_3\uparrow + H_2O}$ . Đạm bị thất thoát dưới dạng khí ammonia. Chọn A.