Question

2．將N₂和H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂密的3.6倍，取0.5mol該混合氣體通入密閉容器內，使之發(fā)生反應并在一定條件下達到平衡．已知反應達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，試求：
（1）反應前混合氣體中N₂和 H₂的體積比為1：4；
（2）達到平衡時混合氣體中的氨的體積分數為31.6%；
（3）平衡時N₂的轉化率為60%．

Answer 1

分析 （1）N₂和 H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則平均相對分子質量為3.6×2=7.2，設氮氣為xmol，氫氣為ymol，則：$\frac{28x+2y}{x+y}$=7.2，據此進行計算；
（2）由（1）可知，0.5mol該混合氣體，物質的量分別為0.1mol、0.4mol，則
      3H₂+N₂?2NH₃，
開始  0.4  0.1  0
轉化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，則：$\frac{0.5-2n}{0.5}$=0.76，解得：n=0.06mol，以此計算平衡時混合氣體中的氨的體積分數；
（3）根據（2）計算氮氣的轉化率．

解答 解：（1）N₂和 H₂按一定比例混合，在相同狀況下其密度是H₂的3.6倍，則平均相對分子質量為3.6×2=7.2，
設氮氣為xmol，氫氣為ymol，則：$\frac{28x+2y}{x+y}$=7.2，整理可得x：y=1：4，
相同條件下物質的量之比等于體積之比，所以體積為1：4，
故答案為：1：4；
（2）由（1）可知，0.5mol該混合氣體，物質的量分別為0.1mol、0.4mol，則
      3H₂+N₂?2NH₃，
開始  0.4  0.1  0
轉化   3n   n   2n
平衡0.4-3n 0.1-n  2n
達到平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.76倍，則：$\frac{0.5-2n}{0.5}$=0.76，
解得：n=0.06mol，
所以達到平衡時混合氣體中的氨的體積分數為：$\frac{2×0.06}{0.4-0.06×3+0.1-0.06+2×0.06}$=31.6%，
故答案為：31.6%；
（3）平衡時N₂的轉化率為：$\frac{0.06mol}{0.1mol}$×100%=60%，
故答案為：60%．

點評 本題考查化學平衡的計算，題目難度中等，明確化學平衡三段法計算的格式及平均相對分子質量、轉化率的計算即可解答，側重考查學生的分析能力及化學計算能力．