Question

1．在2L密閉恒容容器中，充入1mol N₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生合成氨反應，2min時達到平衡．測得平衡時N₂的轉化率為40%，求：
（1）NH₃的平衡濃度；                 
（2）該溫度下的平衡常數(shù)K；
（3）H₂在平衡混合氣體中的體積分數(shù)；   
（4）平衡時容器的壓強與起始時壓強之比．

Answer 1

分析 平衡時氮氣的轉化率為40%，據(jù)此可以計算出反應消耗的氮氣的物質的量，然后利用化學平衡的三段式分別計算出起始、轉化及平衡時各組分的物質的量，
（1）根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出氨氣的平衡濃度；
（2）分別計算出達到平衡時各組分的濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)的表達式計算出該反應的平衡常數(shù)；
（3）相同條件下氣體的體積與物質的量成正比，據(jù)此計算出H₂在平衡混合氣體中的體積分數(shù)；
（4）相同條件下氣體的壓強與物質的量成正比，根據(jù)反應前后氣體的物質的量計算出平衡時容器內的壓強與起始時壓強之比．

解答 解：平衡時氮氣的轉化率為40%，則反應達到平衡時消耗氮氣的物質的量為：1mol×40%=0.4mol，
  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：1       3         0
轉化（mol）：0.4    1.2       0.8
平衡（mol）：0.6    1.8       0.8
（1）NH₃的平衡濃度為：c（NH₃）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4 mol∕L，
答：NH₃的平衡濃度為：0.4 mol∕L；  
（2）達到平衡時各組分濃度為：c（NH₃）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4 mol∕L、c（H₂）=$\frac{1.8mol}{2L}$=0.9mol、c（N₂）=$\frac{0.6mol}{2L}$=0.3mol/L，
則該反應的平衡常數(shù)為：K=$\frac{0．{4}^{2}}{0．{9}^{3}×0.3}$=0.73，
答：該溫度下的平衡常數(shù)為0.73；
（3）相同條件下氣體的體積之比等于其物質的量之比，則平衡時中H₂體積分數(shù)為：$\frac{1.8mol}{1.8mol+0.6mol+0.8mol}$×100%=56.25%，
答：H₂在平衡混合氣體中的體積分數(shù)56.25%；
（4）相同條件下氣體的壓強之比等于物質的量之比，P_后：P_前=n_后：n_前=（1.8mol+0.6mol+0.8mol）：4mol=4：5，
答：平衡時容器的壓強與起始時壓強之比為4：5．

點評 本題考查了化學平衡的有關計算，涉及平衡常數(shù)、轉化率、體積分數(shù)的計算，題目難度中等，試題計算量較大、知識點較多，注意掌握化學平衡的三段式在計算中的應用方法．