Question

1．某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始氢气的物质的量[用n（H₂）表示]对N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反应的影响，实验结果可表示成如图所示的规律（图中T表示温度，n表示物质的量）：
（1）比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是c．
（2）若容器容积为1L，N₂的物质的量为1mol，n（H₂）=3mol，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则此条件下（T₂），反应的平衡常数K=2.08．
（3）合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率．某工厂测得合成塔中N₂、H₂混合气体的密度为0.5536g/L（标准状况），从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L（标准状况）．该合成氨厂N₂的转化率25%．

Answer 1

分析 （1）三点时温度相同，氢气量越大，氮气的转化率越大；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol） 1       3          0
转化（mol） 0.6    1.8        1.2
平衡（mol） 0.4     1.2        1.2
容器容积为1L，所以c（H₂）=1.2mol/L，c（N₂）=0.4mol/L，c（NH₃）=1.2mol/L，据此求算平衡常数；
（3）先根据M=ρVm计算混合气体的平均摩尔质量，根据十字交叉法计算反应前混合气体中N₂和H₂的体积比，然后根据M=ρVm=$\frac{m}{n}$求出转化率；

解答 解：（1）三点时温度相同，氢气量越大，氮气的转化率越大，则c点的转化率最高，
故答案为：c；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol） 1       3          0
转化（mol） 0.6    1.8        1.2
平衡（mol） 0.4     1.2        1.2
容器容积为1L，所以c（H₂）=1.2mol/L，c（N₂）=0.4mol/L，c（NH₃）=1.2mol/L，反应的平衡常数K=$\frac{1．{2}^{2}}{0.4×1．{2}^{3}}$=2.08，
故答案为：2.08；
（3）设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x，氢气物质的量分数为（1-x），依题意得：
  28x+2（1-x）=0.5536×22.4    解得x=0.4
  所以N₂、H₂的物质的量之比为2：3
设起始N₂的物质的量为2mol，H₂为3 mol，N₂的转化量为y
          N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始（mol） 2     3         0
转化（mol） y     3y        2y
平衡（mol） 2-y   3-3y      2y
总物质的量=2-y+3-3y+2y=（5-2y）mol
$\frac{（28×2+2×3）}{（5-2y）}$=0.693×22.4（左右都是反应后气体的摩尔质量）
  y=0.5 mol
所以N₂的转化率为$\frac{0.5}{2}$×100%=25%，
故答案为：25%．

点评 本题考查化学平衡的计算，明确化学平衡的三段法计算及图象的分析试剂解答本题的关键，题目难度中等，注意三段式解题法的利用．