Question

16．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）（注：要求每步均要写出计算过程）
（1）若反应进行到某时刻t时，nt（N₂）=6.5mol，nt（NH₃）=3mol，计算a的值．
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为358.4L（标况下），其中NH₃的含量（体积分数）为25%．计算平衡时NH₃的物质的量．
（3）平衡混合气体中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）等于多少？

Answer 1

分析 （1）根据生成氨气的物质的量，利用物质的量之比等于化学计量数之比计算参加反应的氮气的物质的量，t时刻时氮气的物质的量与参加反应的氮气的物质的量之和为a的值；
（2）计算出混合气体总的物质的量，利用体积分数计算氨气的物质的量；
（3）结合化学平衡三行计算得到的数据计算平衡混合气体中各气体物质的量之比．

解答 解：（1）结合化学平衡三行计算得到，
           N₂+3H₂?2NH₃
开始时：a      b        0
转化    1.5    4.5      3
t时：6.5              3
在t时生成3 mol NH₃，消耗了1.5 mol N₂，所以a=6.5+1.5=8，
答：a的值为8；
（2）n（NH₃）=$\frac{358.4L}{22.4L/mol}$×25%=16 mol×25%=4 mol，
答：平衡时NH₃的物质的量为4mol；
（3）依据（2）的计算可知平衡混合气体中氨气为4mol，则氮气和氢气物质的量=16mol-4mol=12mol，
结合化学平衡三行计算得到，
                N₂+3H₂?2NH₃
开始（mol）     8      b     0
转化（mol）     2      6      4
平衡（mol） 6    b-6     4
6+b-6=12
b=12
平衡状态下氢气物质的量=12mol-6mol=6mol，
平衡混合气体中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）=6：6：4=3：3：2，
答：平衡混合气体中，n（N₂）：n（H₂）：n（NH₃）等于3：3：2；

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，注意利用三段式法结合化学方程式计算，掌握基础是解题关键．