Question

8．恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）写出该反应的平衡常数的表达式．$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$
（2）若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，则a=16．
（3）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标况下），其中NH₃的含量（体积分数）为25%．计算平衡时n（NH₃）=8mol．
（4）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比5：4
（5）平衡混合气体中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=3：3：2．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（2）恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，则：
             N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）
起始量（mol）：a       b           0
变化量（mol）：3       9           6
t时刻（mol）：13       b-9         6
氮气起始物质的量=t时氮气物质的量+消耗氮气物质的量；
（3）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算平衡时混合气体总物质的量，氨气物质的量=混合气体总物质的量×氨气体积分数；
（4）由（2）可知平衡时氨气物质的量，表示出平衡时各物质的物质的量，根据平衡时混合气体总物质的量计算b，恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比；
（5）结合（4）中计算结果进行解答．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）恒温下，将a mol N₂与b mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，若反应进行到某时刻t时，n_t（N₂）=13mol，n_t（NH₃）=6mol，则：
             N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）
起始量（mol）：a       b           0
变化量（mol）：3       9           6
t时刻（mol）：13       b-9         6
则a=3+13=16，
故答案为：16；
（3）平衡时混合气体物质的量为$\frac{716.8L}{22.4L/mol}$=32mol，氨气物质的量为32mol×25%=8mol，
故答案为：8mol；
（4）氨气物质的量为32mol×25%=8mol，则：
         N₂（g）+3H₂（g）??2ΝΗ₃（g）
起始量（mol）：16      b          0
变化量（mol）：4       12        8
平衡时（mol）：12      b-12      8
则12+b-12+8=32，解得b=24，
恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则P（始）：P（平）=（16+24）mol：32mol=5：4，
故答案为：5：4；
（5）由（4）计算可知，平衡混合气体中n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=12mol：12mol：8mol=3：3：2，
故答案为：3：3：2．

点评 本题考查化学平衡的计算、平衡常数，题目难度不大，注意三段式解题法在化学平衡计算中应用．