Question

5．工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量分数（NH₃的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为$\frac{4}{7}$．计算
①该条件下N₂的平衡转化率；
②该条件下反应2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数．

Answer 1

分析 设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反应在一定条件下达到平衡时，设转化的氮气为xmol，则
         N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始   0.60         1.60            0
转化   x               3x              2x
平衡  0.60-x         1.60-3x       2x
NH₃的物质的量分数为$\frac{4}{7}$，则$\frac{2x}{0.60-x+1.60-3x+2x}$=$\frac{4}{7}$，
解得x=0.04mol，
结合转化率=$\frac{转化的量}{开始的量}$×100%、K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比、互为相反的两个反应的K互为倒数关系来计算．．

解答 解：设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），反应在一定条件下达到平衡时，设转化的氮气为xmol，则
         N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始   0.60         1.60            0
转化   x               3x              2x
平衡  0.60-x         1.60-3x       2x
NH₃的物质的量分数为$\frac{4}{7}$，则$\frac{2x}{0.60-x+1.60-3x+2x}$=$\frac{4}{7}$，
解得x=0.4mol，
①该条件下N₂的平衡转化率为$\frac{0.40mol}{0.60mol}$×100%=66.7%，
答：N₂的平衡转化率为66.7%；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的K=$\frac{（\frac{0.80mol}{2L}）^{2}}{（\frac{0.4mol}{2L}）^{3}×（\frac{0.2mol}{2L}）}$=200，则该条件下反应2NH₃（g）═N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数为$\frac{1}{200}$=0.005，
答：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数为0.005．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、转化率及K的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意物质的量分数的计算方法，题目难度不大．