Question

恒溫下，將a mol N₂與b mol H₂的混合氣體通入一個(gè)固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

N₂（g）+3H₂(g)2NH₃(g)

（1）若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí)，n_t(N₂)=13 mol，n_t(NH₃)=6 mol,計(jì)算a的值。

（2）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的體積為716.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），其中NH₃的含量（體積分?jǐn)?shù)）為25%。計(jì)算平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量。

（3）原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比（寫(xiě)出最簡(jiǎn)整數(shù)比，下同），n（始）∶n（平）=_______________。

（4）原混合氣體中，a∶b=_______________。

(5)達(dá)到平衡時(shí)，N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率之比，α（N₂）∶α（H₂）=________________________。

（6）平衡混合氣體中，n（N₂）∶n（H₂）∶n（NH₃）=___________________。

Answer 1

（1）a＝16  （2）平衡時(shí)n(NH₃)＝8 mol

（3）5∶4  （4）2∶3  （5）1∶2  （6）3∶3∶2

解析:

（1）解法一：由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知，反應(yīng)掉的N₂和生成NH₃的物質(zhì)的量之比為1∶2，設(shè)反應(yīng)掉N₂的物質(zhì)的量為x。則x∶6 mol＝1∶2，即x＝3 mol。所以開(kāi)始加入的N₂的物質(zhì)的量a＝13 mol+3 mol＝16 mol。

解法二：            N₂+3H₂2NH₃

開(kāi)始時(shí)/mol          a  b        0

反應(yīng)過(guò)程/mol        x           6

t時(shí)/mol            13          6

根據(jù)上述關(guān)系，解得x＝3 mol。

所以a＝x+13 mol＝16 mol。

（2）平衡時(shí)NH₃的物質(zhì)的量為×25%=32 mol×25%=8 mol。

（3）可利用差量法計(jì)算。假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中混合氣體總物質(zhì)的量減少y。

N₂+3H₂ 2NH₃    Δn

1  3         2      2

             8 mol  y

解得y＝8 mol。

所以，原混合氣體總物質(zhì)的量為+8 mol=40 mol。原混合氣體與平衡混合氣體總物質(zhì)的量之比為40∶32＝5∶4。

（4）前面已計(jì)算出原混合氣體中a＝16，所以H₂的物質(zhì)的量b＝40 mol-16 mol＝24 mol。所以a∶b＝16∶24＝2∶3。

（5）反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：

            N₂+3H₂2NH₃

開(kāi)始時(shí)/mol 16 24

轉(zhuǎn)化/mol   4  12        8

平衡時(shí)/mol 12 12        8

可以算出N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率之比為

α（N₂）∶α（H₂）=∶=1∶2。

（6）根據(jù)第（5）題中的數(shù)據(jù)，平衡混合氣體中，n(N₂)∶n(H₂)∶n(NH₃)＝12∶12∶8＝3∶3∶2。