Question

常温下，将amol N2与bmol 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，nt（N2）＝13mol，nt（NH3）＝6mol，则a的值为________。

（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的体积分数为25%，计算平衡时NH3的物质的量为_____。

（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写最简整数化，下同）n始∶n平＝________。

（4）原气体中a∶b＝________。

（5）达到平衡时混合气体中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）＝________。

 

Answer 1

（1）16　（2）8mol　（3）5∶4　（4）2∶3　（5）3∶3∶2

【解析】（1）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）

n始/mol: a b 0

n转/mol: x 6

nt/mol: 13 6

根据上述关系，解得x＝3，所以a＝13＋3＝16。

（2）平衡时，n（NH3）＝716.8 L÷22.4 L·mol－1×25%＝32mol×25%＝8mol。

（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（g）＋3H2（g）2NH3（g）　Δn

1mol 3mol 2mol 2mol

8mol y

解得y＝8mol，所以，原混合气体总物质的量为716.8 L÷22.4 L·mol－1＋8mol＝40mol。原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为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＝40－16＝24。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（g）＋3H2（g）2NH3（g）

n始/mol: 16 24 0

n转/mol: 4 12 8

n平/mol: 12 12 8

根据以上数据，平衡混合气体中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）＝12∶12∶8＝3∶3∶2。