Question

【题目】在一密闭容器中(容积为5L)，充入氨气和氧气，使其物质的量之比为1∶2，并发生如下反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，此反应在一定条件下进行2min后，测得NH3的物质的量为2mol，NH3的转化率为20%。

(1)以NO的浓度变化表示该反应的平均反应速率是________。

(2)O2在2min时的浓度是________。

Answer 1

【答案】0.05mol/(L·min) 0.875 mol/L

【解析】

假如NH3起始物质的量为x，利用反应开始时氨气和氧气的物质的量之比为1∶2，可知O2在反应开始时物质的量是2x，利用NH3平衡转化率是20%，可知反应的NH3的物质的量，根据物质反应转化关系可得平衡时各种物质的物质的量，利用v=计算v(NO)；利用c=计算物质的平衡浓度。

（1）设充入NH3的物质的量为x，NH3达到平衡时NH3的转化率为20%，则平衡时NH3的物质的量为x(1-20%)=2mol，解得x=2.5mol，由于反应开始时充入氨气和氧气的物质的量之比为1∶2，则O2开始浓度为2×2.5mol=5.0mol，反应的氨气的物质的量为△n(NH3)=0.5mol，根据方程式4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)中物质转化关系：每反应消耗NH3 4mol，会同时消耗5mol O2，反应产生4mol NO，则反应了0.5mol NH3，消耗O2的物质的量是△n(O2)=0.5mol×=0.625mol，n(NO)=0.5mol，所以v(NO)==0.05mol/(L·min)；

（2）反应开始时n(O2)=5mol，平衡时n(O2)=5mol-0.625mol=4.375mol，所以O2在2min时的浓度是c(O2)==0.875mol/L。