Question

【题目】在 2 L的密闭容器中, 充入 1 mol N2 和 3 mol H2, 在一定的条件下反应, 2 分钟后达到平衡状态, 相同温度下, 测得平衡时混合气体的压强比反应前混合气体的压强减小了 1/10, 求:

(1) 平衡时混合气体中三种气体的物质的量比为多少______？

(2) N2 的转化率为多少 _____？

(3) 该温度下的平衡常数为多少_____ ？

Answer 1

【答案】2:6:1 20% 0.06（或5.8×10-2）(L/mol )2

【解析】

令参加反应的氮气的物质的量为nmol，根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量。

（1）根据压强之比等于物质的量之比，列方程求出n的值，进而计算平衡时混合气体中三种气体的物质的量比；

（2）根据转化率的定义计算；

（3）根据K=计算。

根据三段式解题法，表示出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时各组分的物质的量。

令参加反应的氮气的物质的量为nmol，则：

　　　　　 　N2　　 +3H2　　2NH3　　　　　　　　 ，

开始（mol）： 1　 　 3　　　　　 　0

变化（mol）： n　　 3n　　　　 　2n

平衡（mol）： 1-n 3-3n 2n

压强之比等于物质的量之比，所以（1-n+3-3n+2n）mol=（1+3）mol×（1- ），解得n=0.2，

（1）平衡时n（N2）=（1-n）mol=（1-0.2）mol=0.8mol；平衡时n（H2）=（3-3n）mol=（3-3×0.2）mol=2.4mol；平衡时n（NH3）=2n=0.2mol×2=0.4mol；所以，平衡时混合气体中N2、H2、NH3三种气体的物质的量比为0.8mol：2.4mol：0.4mol=2：6：1；

（2）N2 的转化率为×100%=20%；

（3）该温度下达平衡时混合气体中N2、H2、NH3三种气体的物质的量浓度分别为0.4mol/L、1.2mol/L、0.2mol/L，平衡常数K==(L/mol )2。