Question

9．工业合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．设在容积为2L的密闭容器中充入1.0mol氮气和1.6mol氢气，反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量为0.8mol．下列叙述正确的是（　　）

• A． N₂的转化率是60%
• B． 该反应的平衡常数 是12.5
• C． 平衡时总物质的量是2.6mol
• D． 平衡时气体的密度是15.6g/L

Answer 1

分析 设在容积为2升的密闭容器中充入1.0mol氮气和1.6mol氢气，反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量为0.8mol，则：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1       1.6      0
变化量（mol）：0.4     1.2      0.8
平衡量（mol）：0.6     0.4      0.8
A．转化率=$\frac{物质的量变化量}{起始物质的量}$×100%；
B．平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
C．根据上述分析计算；
D．平衡时混合气体总质量等于起始时氮气、氢气质量之和，根据m=nM计算气体质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：设在容积为2升的密闭容器中充入1.0mol氮气和1.6mol氢气，反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量为0.8mol，则：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）：1       1.6      0
变化量（mol）：0.4     1.2      0.8
平衡量（mol）：0.6     0.4      0.8
A．N₂的转化率=$\frac{物质的量变化量}{起始物质的量}$×100%=$\frac{0.4mol}{1mol}×100%$=40%，故A错误；
B．平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.8}{2}）^{2}}{\frac{0.6}{2}×（\frac{0.4}{2}）^{3}}$=66.7，故B错误；
C．根据上述分析计算得平衡时混合气体总物质的量=（0.6+0.4+0.8）mol=1.8mol，故C错误；
D．平衡时混合气体总质量等于起始时氮气、氢气质量之和，混合气体总质量=1.0mol×28g/mol+1.6mol×2g/mol=31.2g，混合气体密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{31.2g}{2L}$=15.6g/L，故D正确；
故选D．

点评 本题考查化学平衡有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，利用三段式法分析解答，注意该反应中计算平衡常数用平衡时各物质浓度而不是物质的量，易错选项是D．