Question

将N₂和H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，取出0.5mol该混合气体充入密闭容器里，使之发生反应并在一定条件下达到平衡，已知反应达平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0.76倍，试求：（1）反应前混合气体中N₂和H₂的体积比；
（2）达到平衡时混合气体中N₂的物质的量；
（3）平衡时N₂的转化率．

Answer 1

（1）N₂和H₂按一定比例混合，在相同状况下其密度是H₂的3.6倍，则混合气体的平均相对分子质量=3.6×2=7.2，令0.5mol混合气体中N₂和H₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：

x+y=0.5 28x+2y=7.2(x+y)

，解得x=0.1，y=0.4，
体积之比等于物质的量之比，故反应前混合气体中N₂和H₂的体积比=0.1：0.4=1：4，
答：反应前混合气体中N₂和H₂的体积比为1：4．
（2）根据压强之比等于物质的量之比，故反应后容器内混合气体总的物质的量=0.5mol×0.76=0.38mol，则：
N₂+3H₂=2NH₃物质的量减少△n
1 1+3-2=2
n（N₂） 0.5mol-0.38mol=0.12mol
故n（N₂）=0.12mol×

1

2

=0.06mol，
故平衡后氮气的物质的量=0.1mol-0.06mol=0.04mol；
答：平衡后氮气的物质的量为0.04mol．
（3）氮气的转化率=

0.06mol

0.1mol

×100%=60%
答：氮气的转化率为60%．