Question

（1）在一定温度下，向一个容积不变的容器中，通入2molN₂和8molH₂及固体催化剂，使之反应．已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.2kJ?mol^-1．平衡时容器内气体压强为起始时的80%．
①平衡时N₂的物质的量

 

，H₂的转化率

 

②达到平衡时，放出的热量为

 

．
（2）在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5mol H₂和2mol CO．在一定温度和一定压强下，发生如下反应：
2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g），经过5min后达到平衡状态．若此时测得CH₃OH蒸气的浓度为2mol/L，求：（写出计算过程）
①以H₂的浓度变化表示的该反应的速率
②达平衡时CO的转化率
③该温度下的K．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）①令平衡时参加反应N₂的物质的量为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，利用压强之比等于物质的量之比，结合平衡时容器内气体压强为起始时的80%列方程计算x的值，进而计算氮气的物质的量和氢气的转化率；
②根据（1）计算可知参加反应的n（N₂），结合热化学方程式计算放出的热量；
（2）①利用三段式可以计算出用H₂的浓度变化表示的反应速率；
②根据转化率=

已转化的反应物浓度

反应物原始浓度

，可以计算出CO的转化率；
③平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，据此可以求得K的值；

解答： 解：（1）①令平衡时参加反应N₂的物质的量为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量：
              N₂（g）+3H₂（g）

催化剂   .

高温高压

2NH₃（g）
开始（mol）：2       8         　      0
变化（mol）：x       3x        　      2x
平衡（mol）：2-x   　  8-3x       　     2x
所以（2-x+8-3x+2x）=（2+8）×80%
解得x=1，所以H₂的转化率为

3

8

×100%=37.5%
故答案为：1摩尔；  37.5%；
②根据（1）可知参加反应的n（N₂）=1mol，所以放出的热量为1mol×92.2kJ?mol^-1=92.2kJ，故答案为：92.2kJ；
（2）由题可知，一氧化碳的起始浓度为

2mol

0.5L

=4mol?L^-1，氢气的起始浓度为

5mol

0.5L

=10mol?L^-1
            2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始浓度：10mol?L^-1 4mol?L^-1 0      
转化浓度：4mol?L^-1  2mol?L^-1           2mol?L^-1     
平衡浓度：6mol?L^-1    2mol?L^-1          2mol?L^-1     
①v（ H₂）=

4mol?L-1

5min

=0.8 mol/（L?min），故答案为：0.8mol?L^-1?min^-1；
②达平衡时CO的转化率=

2

4

×100%=50%，故答案为：50%；
③该温度下的K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

2

2×62

=0.028，故答案为：0.028；

点评：本题考查化学平衡移动、计算及平衡常数的计算，难度中等；解决此类问题时可以利用化学平衡的三段式进行计算；