Question

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）若反应进行到某时刻t时，n_t(N₂)=13 mol，n_t（NH₃）=6 mol，计算a的值。????

（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L（标准状况下），其中NH₃的含量（体积分数）为25%，计算平衡时NH₃的物质的量。?????????

（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比n（始）∶n（平）=_______（写出最简整数比，下同）。?

（4）原混合气体中，a∶b=_______。?

（5）达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比α(N₂)∶α(H₂)=_______。?

（6）平衡混合气体中，n（N₂）∶n（H₂）∶n（NH₃）=_______。?

Answer 1

解析：（1）解法一：由反应的化学方程式知，反应掉的N₂和生成的NH₃的物质的量之比为1∶2，设反应掉N₂的物质的量为x。则x∶6 mol=1∶2，即x=3 mol。所以开始加入的N₂的物质的量a=13 mol+3 mol=16 mol。?

解法二：　　    　N₂+3H₂2NH₃?

开始时/mol　　　a　　b　　       　0?

反应掉/mol　　　x　　               　6?

t时刻/mol　　　13　                 　6?

根据上述关系，解得x=3 mol。所以a=x+13 mol=16 mol。?

（2）平衡时NH₃的物质的量为×25%=32 mol×25%=8 mol。?

（3）可利用差量法计算。假设反应过程中混合气体总物质的量减少y。?

N₂+3H₂2NH₃　Δn?

1　　3  　　    　2　 　2?

　                  8 mol　  y?

解得y=8 mol，所以原混合气体总物质的量为+8 mol=40 mol。原混合气体与平衡混合气体的总物质的量的之比为40∶32=5∶4。?

（4）前面已计算出原混合气体中a=16，所以H₂的物质的量b=40 mol-16 mol=24 mol。所以a∶b=16∶24=2∶3。?

（5）反应过程中各物质的物质的量如下：?

　　　　　　   N₂ +3H₂2NH₃?

开始时/mol： 16　 24     　　　0?

转化/mol：　　4　 12      　　　8?

平衡时/mol：  12    12　    　 　8?

可以算出N₂、H₂的转化率之比为：α（N₂）∶α（H₂）==1∶2。?

（6）根据（5）中的数据，平衡混合气体中，n(N₂)∶n(H₂)∶n(NH₃)=12∶12∶8=3∶3∶2。

答案：（1）16　（2）8 mol　（3）5∶4　（4）2∶3　（5）1∶2  （6）3∶3∶2