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（写出最简整数比，下同），n（始）∶n（平）=_______________。

（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

（1）a＝16  （2）平衡时n(NH₃)＝8 mol

（3）5∶4  （4）2∶3  （5）1∶2  （6）3∶3∶2

解析：（1）解法一：由反应的化学方程式得知，反应掉的N₂和生成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

反应过程/mol     x                      6

t时/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+3H₂ 2NH₃    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 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

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